WO2012077738A1 - 微細構造積層体、微細構造積層体の作製方法及び微細構造体の製造方法 - Google Patents

微細構造積層体、微細構造積層体の作製方法及び微細構造体の製造方法 Download PDF

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潤 古池
伊藤 隆一
布士人 山口
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旭化成株式会社
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    • Y10T428/24537Parallel ribs and/or grooves

Definitions

  • the present invention relates to a microstructure laminate used for forming a fine concavo-convex structure and a method for producing a microstructure laminate using the microstructure laminate.
  • a photolithography technique has been often used as a fine pattern processing technique in LSI manufacturing.
  • the photolithography technique there is a problem that it is difficult to process into a pattern having a wavelength shorter than the wavelength of light used for exposure.
  • a mask pattern drawing technique (EB method) using an electron beam drawing apparatus.
  • EB method mask pattern drawing technique
  • the drawing time increases as the number of drawing patterns increases, and the throughput until pattern formation decreases significantly.
  • these methods have a problem that the apparatus cost increases due to high-precision control of the mask position in the exposure apparatus for photolithography and the enlargement of the electron beam drawing apparatus in the exposure apparatus for the EB method.
  • the nanoimprint technology is a technology for forming a fine concavo-convex structure formed in a mold on the surface of a transferred substrate by pressing a mold having a fine concavo-convex structure against a resist film formed on the surface of the transferred substrate (patent) Reference 1).
  • a mold used in the nanoimprint technique is obtained by processing a quartz substrate by a method such as an electron beam drawing method.
  • a nano-level microstructure can be easily and repeatedly formed, so that high throughput can be realized.
  • it is economical because an expensive apparatus such as a photolithography exposure apparatus or an EB exposure apparatus is unnecessary. For these reasons, nanoimprint technology is considered to be applied to various fields.
  • Patent Document 1 a method for forming a fine concavo-convex structure made of an inorganic material on the surface of an inorganic base material such as glass having excellent environmental resistance and weather resistance by using this nanoimprint technology has been proposed (Patent Document 1).
  • the glass is heated to near the softening point, and a fine concavo-convex structure is formed on the glass surface by pressing the mold with a pressure of several hundred N / cm 2 or more in vacuum. Yes.
  • a method requires a mold that can withstand high temperature and pressure conditions and an imprint process including a heating and cooling process. For this reason, a large facility is required, and there is a problem that the tact time becomes long.
  • thermal transfer in order to form a fine concavo-convex structure on a fluoropolymer mold, thermal transfer must be used due to the nature of the material, and large thermal shrinkage becomes a problem when transferring to a large area. Furthermore, the transfer to the inorganic cured product becomes a batch type, which is inferior in terms of production efficiency.
  • the present invention has been made in view of the above points, and has a fine structure capable of forming a fine concavo-convex structure excellent in environmental resistance, weather resistance, and long-term stability with a large area and high productivity. It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing a microstructure stack using the microstructure stack. It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing a fine structure that has high productivity and can have a large area.
  • the microstructure laminate of the present invention is provided on a substrate, a resin layer having a fine concavo-convex structure on a surface thereof, and provided on the fine concavo-convex structure of the resin layer.
  • An inorganic layer containing a sol-gel material having a fine concavo-convex structure having a shape corresponding to the fine concavo-convex structure of the resin layer, and a fluorine element concentration (Es) in the inorganic layer side region of the resin layer is It is characterized by being higher than the average fluorine concentration (Eb) in the layer.
  • the method for producing a microstructure laminate according to the present invention is a method for producing a microstructure laminate using the microstructure laminate, and includes a sol-gel material on a surface opposite to the microstructure of the inorganic layer. It comprises a step of disposing an inorganic substrate through an adhesive layer and heating, a step of removing the resin layer and the base material, and a step of curing the adhesive layer containing the sol-gel material.
  • the method for producing a microstructure laminate of the present invention is a method for producing a microstructure comprising an inorganic material layer and an inorganic layer containing a sol-gel material laminated on the inorganic material layer and having a fine relief structure on the surface.
  • a mold manufacturing step of manufacturing a reel-shaped resin mold provided with a light-transmitting base material and a photocurable resin layer provided on the base material and having a fine uneven structure on the surface; and the reel-shaped resin mold An inorganic layer forming step of forming a sol-gel material on the photocurable resin layer to form the inorganic layer, a preliminary curing step of precuring the inorganic layer, and providing the inorganic material layer on the inorganic layer Laminating step for forming a laminated body for a fine structure, a transferring step for peeling the laminated body from the reel-shaped resin mold and transferring the fine uneven structure to the inorganic layer, and the peeling of the laminated body Complete inorganic layer Cured, characterized in that it comprises a fully cured to obtain a microstructure body.
  • a fine structure capable of forming a fine concavo-convex structure excellent in environmental resistance, weather resistance, and long-term stability with a large area and high productivity and the fine structure laminate are used. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a microstructure stack. It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing a fine structure that has high productivity and can have a large area.
  • FIG. 1 It is a cross-sectional schematic diagram which shows the cross-section of the other example of the microstructure laminated body which concerns on a 1st aspect. It is a figure which shows the outline of the manufacturing process of the 1st microstructure laminated body 1 which concerns on a 1st aspect, and the manufacturing method of the microstructure laminated body using the 1st microstructure laminated body 1.
  • FIG. It is a figure which shows the outline of the manufacturing process of the 1st microstructure laminated body 1 which concerns on a 1st aspect, and the manufacturing method of the microstructure laminated body which uses the 1st microstructure laminated body 1.
  • FIG. It is a figure which shows the outline of the manufacturing method of the microstructure which concerns on one embodiment of a 2nd aspect.
  • the inventors of the present invention have conceived to provide a concavo-convex structure on the surface of an inorganic layer containing a sol-gel material when forming a fine concavo-convex structure by a nanoimprint technique.
  • the present inventors have developed a fine structure laminate and a fine structure having a fine concavo-convex structure mainly composed of an inorganic material excellent in environmental resistance, weather resistance, and long-term stability, with a large area and high productivity. The inventors have found that it can be formed, and have completed the present invention.
  • the fine structure laminate and the fine structure have an inorganic layer containing a sol-gel material and having a fine uneven structure on the surface.
  • the microstructure laminate includes at least one inorganic layer and another layer laminated on the inorganic layer.
  • the fine structure is a structure in which the fine concavo-convex structure is transferred to an inorganic layer containing a sol-gel material by a mold having a fine concavo-convex structure on the surface.
  • the present inventors provide a concavo-convex structure on the surface of an inorganic layer containing a sol-gel material in a microstructure laminate including a resin layer and an inorganic material layer provided on the resin layer and having a fine concavo-convex structure on the surface.
  • a microstructure laminate having excellent environmental resistance, weather resistance, and long-term stability and capable of increasing the area can be realized.
  • the resin layer it has been found that by increasing the concentration of fluorine element in the region on the inorganic layer side, separation between the resin layer and the inorganic layer can be facilitated, and the productivity of the microstructure laminate can be increased. It came to complete.
  • the outline of the first aspect of the present invention is provided on a base material, a resin layer having a fine concavo-convex structure on the surface of the base material, and the fine concavo-convex structure of the resin layer.
  • an inorganic layer containing a sol-gel material having a fine concavo-convex structure having a shape corresponding to the fine concavo-convex structure of the resin layer, and the fluorine element concentration (Es) in the inorganic layer side region of the resin layer is It is a microstructure laminate having a higher average fluorine concentration (Eb).
  • a fine concavo-convex structure mainly composed of an inorganic material excellent in environmental resistance, weather resistance, and long-term stability can be formed.
  • the inorganic layer is formed by a sol-gel method, a large-area fine uneven structure can be formed with high productivity.
  • concentration is raised, isolation
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a planar structure and a cross-sectional structure of the microstructure laminate 1 according to the first aspect of the present invention.
  • FIG. 1A shows an example of a cross-sectional structure of the microstructure laminate 1 according to the present embodiment.
  • FIG. 1B shows an example of the planar structure of the microstructure laminate 1 according to the present embodiment.
  • FIG. 1C shows another example of the planar structure of the microstructure laminate 1.
  • a microstructure laminate 1 includes a base material 11, a resin layer 12 having a fine concavo-convex structure provided on one main surface of the base material 11, and a resin. And an inorganic layer 13 provided on the layer 12. A fine uneven structure corresponding to the fine uneven structure of the resin layer 12 is formed on the surface of the inorganic layer 13 on the resin layer 12 side.
  • the inorganic layer 13 may include a cured sol-gel material layer (a cured material layer of a sol-gel material), a semi-cured sol-gel material layer, an inorganic fine particle layer, or an inorganic material layer. .
  • the upper surface the surface opposite to the resin layer 12
  • the resin layer 12 includes a plurality of regions 12a corresponding to the convex portions (regions corresponding to the concave portions of the inorganic layer 13).
  • the planar structure of the fine structure laminated body 1 is not limited to this.
  • the apex of the convex portion (the bottom of the concave portion of the inorganic layer 13) 12 b of the resin layer 12 may extend substantially parallel to each other.
  • the microstructure laminated body 1 which concerns on this Embodiment is not restricted to a flat plate shape.
  • it may be a shape wound in a cylindrical shape (hereinafter sometimes referred to as a reel shape or a roll shape).
  • the substrate 11 various substrates that can be used for optical nanoimprinting can be used.
  • the nanoimprint or nanoimprint process refers to a technique of using a mold having a fine concavo-convex structure with a size of several nm to several ⁇ m and transferring the fine concavo-convex structure of the mold to a resist layer.
  • optical nanoimprint refers to a technique that uses active energy rays such as visible light and UV light for curing a resist layer among nanoimprints.
  • an inorganic base material such as quartz, glass, metal, silicon, or ceramic, a resin base material, or the like
  • a resin base material or the like
  • the material used for the resin substrate include polyvinyl alcohol resin, polyacrylonitrile resin, polymethyl methacrylate resin, polycarbonate resin, polystyrene resin, cycloolefin resin (COP), cross-linked polyethylene resin, polyvinyl chloride resin, and polychlorinated resin.
  • Amorphous thermoplastic resins such as polyethylene terephthalate (PET) resin, polyethylene naphthalate resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polybutylene terephthalate resin, Group polyester resins, polyacetal resins, polyamide resins, and crystalline thermoplastic resins such as polyimide resins, acrylic resins, epoxy resins, such as ultraviolet (UV) curable resin or thermosetting resin such as urethane and the like.
  • the base material 11 a composite base material in which an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin and an inorganic base material such as glass, the above thermoplastic resin, triacetate resin, or the like may be used.
  • the shape of the substrate 11 is not particularly limited. Various shapes of the substrate 11 such as a plate shape, a roll shape, and a reel shape can be used. In consideration of application to roll-to-roll production, the shape of the substrate 11 is preferably a roll shape or a reel shape.
  • a fine concavo-convex structure is formed on the upper surface of the resin layer 12 (the surface opposite to the substrate 11).
  • the fine uneven structure corresponds to the fine uneven structure of the inorganic layer 13.
  • the convex portion of the fine uneven structure of the resin layer 12 corresponds to a concave portion of the fine uneven structure of the inorganic layer 13, and the concave portion of the fine uneven structure of the resin layer 12 corresponds to the convex portion of the fine uneven structure of the inorganic layer 13.
  • the inorganic layer 13 is obtained by forming a sol-gel material layer so as to be in contact with the resin layer 12 and then curing the sol-gel material layer.
  • the almost complete correspondence refers to a range in which the volume of the fine uneven structure of the inorganic layer 13 is 0% or more and 20% or less with respect to the volume of the fine uneven structure of the resin layer 12.
  • the fluorine element concentration (Es) in the region on the inorganic layer 13 side is higher than the average fluorine concentration (Eb) in the resin constituting the resin layer 12.
  • the region on the inorganic layer 13 side of the resin layer 12 is, for example, a portion invading in the thickness direction of approximately 1 to 10% from the surface of the inorganic layer 13 side of the resin layer 12 toward the substrate 11 side, or the thickness. It means the part that has penetrated 2 nm to 20 nm in the direction.
  • region of the resin layer 12 can be quantified by XPS method.
  • Es / Eb can be calculated using energy dispersive X-ray spectroscopy (TEM-EDX) using a transmission electron microscope.
  • TEM-EDX energy dispersive X-ray spectroscopy
  • the average fluorine concentration (Eb) in the resin constituting the resin layer 12 can be calculated from the charged amount.
  • the average fluorine concentration (Eb) can be measured with a gas chromatograph mass spectrometer (GC / MS). For example, the average fluorine element concentration can be identified by physically peeling the resin layer 12 and subjecting it to gas chromatography mass spectrometry.
  • the average fluorine element concentration (Eb) in the resin constituting the resin layer 12 can also be obtained by decomposing the section from which the resin layer 12 has been physically peeled off by a flask combustion method and subsequently subjecting it to ion chromatography analysis. Can be identified.
  • the adhesion between the resin layer 12 and the substrate 11 is high, and It is preferable to reduce the adhesion between the resin layer 12 and the inorganic layer 13.
  • the fluorine concentration in the inorganic layer 13 side region of the resin layer 12 is higher than the average fluorine concentration of the resin layer 12, the free energy at the interface of the resin layer 12 on the inorganic layer 13 side is lowered. Therefore, the mold release property between the resin layer 12 and the inorganic layer 13 is improved. Further, in the vicinity of the base material 11, since the free energy does not become low, the adhesiveness between the base material 11 and the resin layer 12 is improved. As a result, the releasability between the resin layer 12 and the inorganic layer 13 is improved and is easy. In addition, it is possible to obtain the inorganic layer 13 having high transfer accuracy and having a fine uneven structure.
  • the ratio between the fluorine element concentration (Es) in the region on the inorganic layer 13 side and the average fluorine concentration (Eb) in the resin constituting the resin layer 12 is expressed by the following formula (1 ) Is more preferable. 1 ⁇ Es / Eb ⁇ 30000 (1)
  • the range of 1 ⁇ Es / Eb ⁇ 20000 is more preferable because the amount of the fluorine component can be reduced, and the range of 3 ⁇ Es / Eb ⁇ 10000 is still more preferable.
  • the range of 5 ⁇ Es / Eb ⁇ 10000 is more preferable, and the range of 10 ⁇ Es / Eb ⁇ 10000 is still more preferable.
  • the range of 10 ⁇ Es / Eb ⁇ 8000 is more preferable, and the range of 20 ⁇ Es / Eb ⁇ 8000 is even more preferable. preferable.
  • 20 ⁇ Es / Eb ⁇ 1000 is preferable because the transfer accuracy is further improved.
  • the range of 20 ⁇ Es / Eb ⁇ 500 is preferable because the stability of the resin layer 12 and the cured sol-gel material layer 13 is further improved.
  • 20 ⁇ Es / Eb ⁇ 240 it is particularly preferable because high adhesion between the resin layer and the substrate and low adhesion between the resin layer and the inorganic layer can be realized simultaneously.
  • the fine concavo-convex structure formed in the resin layer 12 in the present invention includes a pillar shape including a plurality of conical, pyramidal, or elliptical cone-shaped convex portions, or a plurality of conical, pyramidal, or elliptical cone-shaped concave portions.
  • a hole shape is preferred.
  • the “pillar shape” is a “shape in which a plurality of columnar bodies (conical states) are arranged”
  • the “hole shape” is a “shape in which a plurality of columnar (conical) holes are formed”. is there.
  • the distance between the convex portions is preferably 1 nm or more and 2000 nm or less, and the height of the convex portions is preferably 1 nm or more and 5000 nm or less.
  • Such a shape is preferable because the reflectance can be suppressed and the transmittance can be increased in the visible light region (400 nm to 780 nm) or the near infrared region (700 nm to 1000 nm).
  • the material of the resin layer 12 is not particularly limited as long as the fine uneven structure can be suitably realized.
  • a photopolymerizable material or a thermoplastic resin can be used.
  • photopolymerizable material used as the material of the resin layer 12 it is preferable to use a mixture of (meth) acrylate, fluorine-containing (meth) acrylate, and photopolymerization initiator, which is a photopolymerizable mixture.
  • (meth) acrylate means acrylate or methacrylate.
  • the resin layer 12 preferably includes a cured product of a photopolymerizable mixture formed by optical nanoimprint.
  • the photopolymerizable mixture may contain a photosensitizer.
  • the photosensitizer include, for example, n-butylamine, di-n-butylamine, tri-n-butylphosphine, allylthiourea, s-benzisoisouronium-p-toluenesulfinate, triethylamine, diethylamino Ethyl methacrylate, triethylenetetramine, 4,4′-bis (dialkylamino) benzophenone, N, N-dimethylaminobenzoic acid ethyl ester, N, N-dimethylaminobenzoic acid isoamyl ester, pentyl-4-dimethylaminobenzoate, triethylamine And amines such as triethanolamine.
  • a photosensitizer can be used individually or in combination of 2 or more types.
  • the photopolymerizable mixture is preferably 0.01 to 50 parts by mass of fluorine-containing (meth) acrylate with respect to 100 parts by mass of (meth) acrylate, since it is excellent in releasability. If it is 0.1 mass part or more and 20 mass parts or less, since a release property and the adhesiveness to a base material can be implement
  • the photopolymerization initiator is excellent in polymerizability if it is 0.01 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of (meth) acrylate, and if it is 10 parts by mass or less, unreacted start after curing. Bleed-out to the resin surface of the agent or decomposition product can be reduced, and the resin permeability after curing is excellent particularly at 0.5 to 5 parts by mass.
  • the dispersibility of the fluorine-containing (meth) acrylate is improved if it is 0.1 part by mass or more and 40 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of (meth) acrylate. preferable. If it is 0.5 mass part or more and 20 mass parts or less, since the sclerosis
  • the (meth) acrylate used in the photopolymerizable mixture is not particularly limited as long as it is a polymerizable monomer, but is preferably a monomer having an acryloyl group or a methacryloyl group, a monomer having a vinyl group, or a monomer having an allyl group, and an acryloyl group. Or the monomer which has a methacryloyl group is more preferable.
  • the polymerizable monomer is preferably a polyfunctional monomer having a plurality of polymerizable groups, and the number of polymerizable groups is preferably an integer of 1 to 4 because of excellent polymerizability.
  • the average number of polymerizable groups is preferably 1 to 3.
  • the number of polymerizable groups may be 3 or more in order to increase the crosslinking point after the polymerization reaction and to obtain physical stability (strength, heat resistance, etc.) of the cured product. preferable.
  • a monomer having 1 or 2 polymerizable groups it is preferably used in combination with monomers having different polymerizable numbers.
  • Monomers having an acryloyl group or a methacryloyl group include (meth) acrylic acid, aromatic (meth) acrylate [phenoxyethyl acrylate, benzyl acrylate, etc.], hydrocarbon (meth) acrylate [stearyl acrylate, lauryl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, allyl acrylate, 1,3-butanediol diacrylate, 1,4-butanediol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, trimethylolpropane triacrylate, pentaaerythritol triacrylate, dipentaerythritol Hexaacrylate, etc.], hydrocarbon-based (meth) acrylates containing etheric oxygen atoms [ethoxyethyl acrylate, methoxyethyl acrylate, glycidyl Acrylate, tetrahydrofurfryl acrylate,
  • EO-modified glycerol tri (meth) acrylate ECH-modified glycerol tri (meth) acrylate, PO-modified glycerol tri (meth) acrylate, pentaerythritol triacrylate, EO-modified phosphate triacrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, Caprolactone-modified trimethylolpropane tri (meth) acrylate, PO-modified trimethylolpropane tri (meth) acrylate, tris (acryloxyethyl) isocyanurate, EO-modified trimethylolpropane tri (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate , Caprolactone-modified dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, dipentaerythritol hydroxypenta (meth) acrylate
  • Examples of the monomer having an allyl group include p-isopropenylphenol.
  • Examples of the monomer having a vinyl group include styrene, ⁇ -methylstyrene, acrylonitrile, vinyl carbazole and the like.
  • the fluorine-containing (meth) acrylate used in the photopolymerizable mixture is not particularly limited as long as it is a fluorine-containing (meth) acrylate, but a polyfluoroalkylene chain and / or a perfluoro (polyoxyalkylene) chain, It preferably has a polymerizable group, more preferably a linear perfluoroalkylene group, or a perfluorooxyalkylene group having an etheric oxygen atom inserted between carbon atoms and a carbon atom and having a trifluoromethyl group in the side chain. Further, a linear polyfluoroalkylene chain having a trifluoromethyl group at the molecular side chain or molecular structure terminal and / or a linear perfluoro (polyoxyalkylene) chain is particularly preferred.
  • the polyfluoroalkylene chain is preferably a polyfluoroalkylene group having 2 to 24 carbon atoms. Moreover, the polyfluoroalkylene group may have a functional group.
  • the perfluoro (polyoxyalkylene) chain is a group consisting of (CF 2 CF 2 O) units, (CF 2 CF (CF 3 ) O) units, (CF 2 CF 2 CF 2 O) units and (CF 2 O) units. It is preferably composed of at least one perfluoro (oxyalkylene) unit selected from: (CF 2 CF 2 O) unit, (CF 2 CF (CF 3 ) O) unit, or (CF 2 CF 2 More preferably, it is composed of (CF 2 O) units.
  • the perfluoro (polyoxyalkylene) chain is particularly preferably composed of (CF 2 CF 2 O) units since the physical properties (heat resistance, acid resistance, etc.) of the fluoropolymer are excellent.
  • the number of perfluoro (oxyalkylene) units is preferably an integer of 2 to 200, more preferably an integer of 2 to 50, since the release property and hardness of the fluoropolymer are high.
  • a vinyl group, an allyl group, an acryloyl group, a methacryloyl group, an epoxy group, a dichitacene group, a cyano group or an isocyanate group is preferable, and a vinyl group, an acryloyl group or a methacryloyl group is more preferable. Most preferred is an acryloyl group or a methacryloyl group.
  • the number of polymerizable groups is preferably an integer of 1 to 4 and more preferably an integer of 1 to 3 because of excellent polymerizability. When two or more compounds are used, the average number of polymerizable groups is preferably 1 to 3.
  • the fluorine-containing (meth) acrylate has a functional group, it has excellent adhesion to the film substrate.
  • the functional group include a carboxyl group, a sulfonic acid group, a functional group having an ester bond, a functional group having an amide bond, a hydroxyl group, an amino group, a cyano group, a urethane group, an isocyanate group, and a functional group having an isocyanuric acid derivative. It is done.
  • it preferably contains at least one functional group of a functional group having a carboxyl group, a urethane group, or an isocyanuric acid derivative.
  • the isocyanuric acid derivatives include those having an isocyanuric acid skeleton and a structure in which at least one hydrogen atom bonded to the nitrogen atom is substituted with another group.
  • CFOCF 2 CF CF 2
  • CFOCF 2 CF 2 CF CF 2
  • CF 2 CFOCF 2 CF (CF 3)
  • OCF 2 CF CF 2
  • CF 2 CFCF 2 C (OH) (CF 3 ) CH 2 CH ⁇ CH 2
  • CF 2 CFCF 2 C (OH) (CF 3 ) CH ⁇ CH 2
  • CF 2 CFCF 2 C (CF 3 ) (OCH 2 OCH 3 ) CH 2 CH ⁇ CH 2
  • the fluorine-containing (meth) acrylate is a fluorine-containing urethane (meth) acrylate represented by the following general formula (1)
  • the adhesion to the substrate and the releasability can be more effectively expressed.
  • R1 is the following General Formula (2): (In the formula (2), n is an integer of 1 or more and 6 or less), and R2 is represented by the following general formula (3): (In the formula (3), R3 is H or CH 3.) Represents the.
  • R1 is the following General Formula (2): (In the formula (2), n is an integer of 1 or more and 6 or less)
  • R2 is represented by the following general formula (3): (In the formula (3), R3 is H or CH 3.) Represents the.
  • the group represented by the general formula (2) has a perfluoropolyether structural unit at the terminal, and in the perfluoropolyether unit, n is an integer of 1 to 6. Furthermore, R2 in the general formula (1) has an acrylate group represented by the general formula (3).
  • urethane (meth) acrylate for example, “OPTOOL DAC” manufactured by Daikin Industries, Ltd. is available.
  • a fluorine-containing (meth) acrylate may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. Further, it can be used in combination with surface modifiers such as abrasion resistance, scratch resistance, fingerprint adhesion prevention, antifouling property, leveling property, water repellency and oil repellency.
  • Examples of commercially available surface modifiers include “Fargent” manufactured by Neos (for example, M Series: Footent 251, Footent 215M, Footent 250, FTR1-245M, FTR1-290M; S Series: FTR1 -207S, FTR1-211S, FTR1-220S, FTR1-230S; F Series: FTR1-209F, FTR1-213F, Footage 222F, FTR1-233F, Footgent 245F; G Series: Footgent 208G, FTR1-218G, FTR1 -230G, FTS-240G; oligomer series: aftergent 730FM, aftergent 730LM; aftergent P series; aftergent 710FL; FTR1-710HL, etc.) Fuck “(for example, F-114, F-410, F-493, F-494, F-443, F-444, F-445, F-470, F-471, F-474, F-475, F -477, F-479, F-480SF, F-482, F-483, F
  • the fluorine-containing (meth) acrylate preferably has a molecular weight Mw of 50 to 50,000, and from the viewpoint of compatibility, the molecular weight Mw is preferably 50 to 5000, and the molecular weight Mw is more preferably 100 to 5000. preferable.
  • a diluting solvent may be used when a high molecular weight having low compatibility is used.
  • the dilution solvent a solvent having a boiling point of a single solvent of 40 ° C. to 180 ° C. is preferable, 60 ° C. to 180 ° C. is more preferable, and 60 ° C. to 140 ° C. is further preferable. Two or more kinds of diluents may be used.
  • the dispersibility of the fluorine-containing (meth) acrylate is preferably from 0.1 parts by weight to 40 parts by weight with respect to 100 parts by weight of (meth) acrylate. If it is 0.5 mass part or more and 20 mass parts or less, since the sclerosis
  • the photopolymerization initiator used in the photopolymerizable mixture is one that causes a radical reaction or an ionic reaction by light, and a photopolymerization initiator that causes a radical reaction is preferable.
  • Examples of the photopolymerization initiator include the following photopolymerization initiators.
  • acetophenone photopolymerization initiator examples include acetophenone, p-tert-butyltrichloroacetophenone, chloroacetophenone, 2,2-diethoxyacetophenone, hydroxyacetophenone, 2,2-dimethoxy-2′-phenylacetophenone, 2-aminoacetophenone And dialkylaminoacetophenone.
  • Benzoin-based photopolymerization initiators include benzyl, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin isobutyl ether, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-2 -Methylpropan-1-one, 1- (4-isopropylphenyl) -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, benzyldimethyl ketal and the like.
  • Benzophenone-based photopolymerization initiators include benzophenone, benzoylbenzoic acid, methyl benzoylbenzoate, methyl-o-benzoylbenzoate, 4-phenylbenzophenone, hydroxybenzophenone, hydroxypropylbenzophenone, acrylic benzophenone, 4,4′-bis ( Dimethylamino) benzophenone, perfluorobenzophenone and the like.
  • the thioxanthone photopolymerization initiator include thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-methylthioxanthone, diethylthioxanthone, dimethylthioxanthone and the like.
  • anthraquinone photopolymerization initiator examples include 2-methylanthraquinone, 2-ethylanthraquinone, 2-tert-butylanthraquinone, 1-chloroanthraquinone, 2-amylanthraquinone and the like.
  • ketal photopolymerization initiators include acetophenone dimethyl ketal and benzyl dimethyl ketal.
  • photopolymerization initiators include ⁇ -acyloxime ester, benzyl- (o-ethoxycarbonyl) - ⁇ -monooxime, acylphosphine oxide, glyoxyester, 3-ketocoumarin, 2-ethylanthraquinone, camphorquinone, Examples thereof include tetramethylthiuram sulfide, azobisisobutyronitrile, benzoyl peroxide, dialkyl peroxide, tert-butyl peroxypivalate and the like.
  • the photopolymerization initiator having a fluorine atom include perfluoro tert-butyl peroxide and perfluorobenzoyl peroxide.
  • these photoinitiators can be used individually or in combination of 2 or more types.
  • photopolymerization initiators examples include “IRGACURE” manufactured by Ciba (for example, IRGACURE 651, 184, 500, 2959, 127, 754, 907, 369, 379, 379EG, 819, 1800, 784, OXE01). , OXE02), “DAROCUR” (for example, DAROCUR1173, MBF, TPO, 4265) and the like.
  • photopolymerization initiators may be used alone or in combination of two or more. When using 2 or more types together, it is good to select from a viewpoint of the dispersibility of fluorine-containing (meth) acrylate, the fine concavo-convex structure surface, and internal curability. For example, the combined use of an ⁇ -hydroxyketone photopolymerization initiator and an ⁇ -aminoketone photopolymerization initiator can be mentioned.
  • “Irgacure” manufactured by Ciba, “Irgacure” and “Darocure” are combined as Darocure 1173 and Irgacure 819, Irgacure 379 and Irgacure 127, Irgacure 8e1 Irgacure 184 and Irgacure 369; Irgacure 184 and Irgacure 379EG; Irgacure 184 and Irgacure 907; Irgacure 127 and Irgacure 379EG;
  • the silane coupling agent used for the photopolymerizable mixture is not particularly limited as long as it is a compound having a group causing a coupling reaction and a hydrolyzable group.
  • the molecular weight of the silane coupling agent is preferably 100 to 1500 from the viewpoint of compatibility, and effectively introduces a siloxane bond into the resin layer 12 and suppresses permeation of the resin from the resin layer 12 to improve mold release. From the viewpoint, 100 to 600 is more preferable.
  • Examples of the group causing the coupling reaction of the silane coupling agent include vinyl group, epoxy group, acryloyl group, methacryloyl group, acryloxy group, methacryloxy group, amino group, ureido group, chloropropyl group, mercapto group, sulfide group, isocyanate.
  • Group, allyl group, oxetanyl group and the like are preferable, and from the viewpoint of compatibility, allyl group, vinyl phase, acryloyl group, methacryloyl group, acryloxy group, methacryloxy group are more preferable, and acryloxy group from the viewpoint of physical stability of resin layer 12 Or a methacryloxy group is most preferable.
  • the silane coupling agent may be a fluorine-containing silane coupling agent.
  • the fluorine-containing silane coupling agent for example, the general formula (F 3 C— (CF 2 ) a— (CH 2 ) b—Si (O—R 4) 3 (where a is an integer of 1 to 11, b is an integer of 1 to 4, and R4 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms), and includes a polyfluoroalkylene chain and / or a perfluoro (polyoxyalkylene) chain.
  • a linear perfluoroalkylene group or a perfluorooxyalkylene group having an etheric oxygen atom inserted between carbon atoms and a carbon atom and having a trifluoromethyl group in the side chain is more preferred.
  • a linear polyfluoroalkylene chain and / or a linear perfluoro (polyoxyalkylene) chain having a group at the molecular side chain or molecular structure terminal is particularly preferred.
  • the polyfluoroalkylene chain is preferably a polyfluoroalkylene group having 2 to 24 carbon atoms, and the polyfluoroalkylene group may have a functional group.
  • the perfluoro (polyoxyalkylene) chain is At least one selected from the group consisting of (CF 2 CF 2 O) units, (CF 2 CF (CF 3 ) O) units, (CF 2 CF 2 CF 2 O) units, and (CF 2 O) units.
  • Preferably composed of perfluoro (oxyalkylene) units composed of (CF 2 CF 2 O) units, (CF 2 CF (CF 3 ) O) units, or (CF 2 CF 2 CF 2 O) units.
  • the perfluoro (polyoxyalkylene) chain is excellent in the physical properties (heat resistance, acid resistance, etc.) of the fluoropolymer, so that (CF 2 CF 2
  • the number of perfluoro (oxyalkylene) units is particularly preferably an integer of 2 to 200 because of high release properties and hardness of the fluoropolymer. Is more preferable.
  • the silane coupling agent may have a photopolymerizable group.
  • a photopolymerizable group By having a photopolymerizable group, good cured film characteristics can be obtained during photocuring.
  • the photopolymerizable group include acryloyl group, methacryloyl group, acryloxy group, methacryloxy group, vinyl group, epoxy group, allyl group, and oxetanyl group.
  • acryloyl group, methacryloyl group, acryloxy group, methacryloxy group, and vinyl group are preferable.
  • acryloyl group, methacryloyl group, acryloxy group, methacryloxy group, and vinyl group From the viewpoint of physical stability of the resin layer 12, acryloyl group, methacryloyl group, acryloxy group, methacryloxy group, and vinyl group are more preferable.
  • an acryloxy group and a methacryloxy group are still more preferable.
  • silane coupling agent examples include vinyltrichlorosilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3- Glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyl Diethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2- (amino Til) -3-aminopropyl
  • the silsesquioxane used for the photopolymerizable mixture is not particularly limited as long as it is a polysiloxane represented by the composition formula (R5SiO 3/2 ) c.
  • Polysiloxane having any structure such as a cage type, a ladder type, and a random shape may be used. Among these, polysiloxane having a cage type or ladder type structure is more preferable. Since the physical stability of the resin layer 12 is improved and the mold release is improved, a cage type is more preferable.
  • R5 may be a substituted or unsubstituted siloxy group or any other substituent.
  • c is preferably 8 to 12, and more preferably 8 to 10 because the polymerizability in obtaining the resin layer 12 becomes good. From the viewpoint of suppressing the penetration of the resin from the resin layer 12 and improving the mold release, c is still preferably 8.
  • the c R5s may be the same or different.
  • the silsesquioxane may contain a photopolymerizable group. If the photopolymerizable group is contained, the polymerization proceeds well, so that good cured film characteristics can be obtained.
  • the photopolymerizable group include acryloyl group, methacryloyl group, acryloxy group, methacryloxy group, vinyl group, epoxy group, allyl group, and oxetanyl group. Among them, an acryloyl group, a methacryloyl group, an acryloxy group, a methacryloxy group, and a vinyl group are more preferable because good cured film characteristics can be obtained. Moreover, since the penetration of the resin from the resin layer 12 can be suppressed and the mold release is improved, an acryloxy group or a methacryloxy group is more preferable.
  • the silsesquioxane may be fluorosilsesquioxane.
  • the fluorosilsesquioxane here is composed of at least one of fluoroalkyl, fluoroaryl and fluoroarylalkyl, wherein R5 in the composition formula is independently at least one of c R5. That means there are more.
  • R5 in the composition formula is independently at least one of c R5. That means there are more.
  • a linear perfluoroalkylene group or a perfluorooxyalkylene group having an etheric oxygen atom inserted between carbon atoms and a trifluoromethyl group in the side chain is more preferable.
  • a linear polyfluoroalkylene chain having a trifluoromethyl group at the molecular side chain or molecular structure terminal and / or a linear perfluoro (polyoxyalkylene) chain is particularly preferred.
  • the polyfluoroalkylene chain is preferably a polyfluoroalkylene group having 2 to 24 carbon atoms.
  • the polyfluoroalkylene group may have a functional group.
  • the perfluoro (polyoxyalkylene) chain is a group consisting of (CF 2 CF 2 O) units, (CF 2 CF (CF 3 ) O) units, (CF 2 CF 2 CF 2 O) units and (CF 2 O) units.
  • perfluoro (oxyalkylene) unit selected from: (CF 2 CF 2 O) unit, (CF 2 CF (CF 3 ) O) unit, or (CF 2 CF 2 More preferably, it is composed of (CF 2 O) units.
  • the perfluoro (polyoxyalkylene) chain is particularly preferably composed of (CF 2 CF 2 O) units since the physical properties (heat resistance, acid resistance, etc.) of the fluoropolymer are excellent.
  • the number of perfluoro (oxyalkylene) units is preferably an integer of 2 to 200, more preferably an integer of 2 to 50, since the release property and hardness of the fluoropolymer are high.
  • silsesquioxane only one type of silsesquioxane may be used, or two or more types may be used. Moreover, you may use together with a silane coupling agent.
  • silsesquioxane examples include polyhydrogen silsesquioxane, polymethyl silsesquioxane, polyethyl silsesquioxane, polypropyl silsesquioxane, polyisopropyl silsesquioxane, polybutyl silsesquioxane, Examples include poly-sec-butylsilsesquioxane, poly-tert-butylsilsesquioxane, polyphenylsilsesquioxane, polynaphthylsilsesquioxane, polystyrylsilsesquioxane, and polyadamantylsilsesquioxane. It is done.
  • c R5 you may substitute at least one of c R5 with the substituent illustrated next to these silsesquioxanes.
  • substituents include trifluoromethyl, 2,2,2-trifluoroethyl, 3,3,3-trifluoropropyl, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl, 2,2,3,3,3 -Pentafluoropropyl, 2,2,2-trifluoro-1-trifluoromethylethyl, 2,2,3,4,4,4-hexafluorobutyl, 2,2,3,3,4,4,5 , 5-octafluoropentyl, 2,2,2-trifluoroethyl, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl, 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl, 2,2,3,3 , 4,4,5,5-octafluoropentyl, 3,3,3-trifluoropropyl, nonafluoro-1,1,2,2-tetrahydrohexyl, tri
  • Polyarylate polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyamide, polyimide, polyacetal, polycarbonate, polyphenylene ether, polyether ether ketone, polysulfone, polyether sulfone, polyphenylene sulfide, polyvinylidene fluoride, tetrafluoroethylene / perfluoro (alkyl vinyl ether) Copolymer, tetrafluoroethylene / ethylene copolymer, vinylidene fluoride / tetrafluoroethylene Hexafluoropropylene copolymer, tetrafluoroethylene / propylene copolymer, polyfluoro (meth) acrylate polymer, fluorine-containing polymer having a fluorine-containing aliphatic ring structure in the main chain, polyvinyl fluoride, polytetra Fluoroethylene, polychlorotrifluoroethylene, chlorotrifluoro
  • the inorganic layer 13 examples include a cured sol-gel material layer that is a cured body of a sol-gel material, a semi-cured sol-gel material layer that is a partially cured body of a sol-gel material, and a layer obtained by further adding an uncured sol-gel material to a cured product of the sol-gel material. It is possible to use an inorganic material layer and an inorganic fine particle layer containing a mixture of inorganic fine particles, a binder polymer, and a sol-gel material. Hereinafter, the inorganic layer 13 will be described in detail with reference to the first to fourth embodiments.
  • a cured sol-gel material layer (cured material layer of sol-gel material) that is a cured body of sol-gel material is used as the inorganic layer 13.
  • the sol-gel material is a group of compounds that are cured by hydrolysis polycondensation by the action of heat or a catalyst.
  • metal alkoxide metal alcoholate
  • metal chelate compound metal chelate compound
  • metal halide metal halide
  • halogenated silane liquid glass
  • spin-on-glass or a reaction product thereof
  • a catalyst that promotes curing thereof or a catalyst that promotes curing thereof.
  • These may be used alone or in combination of a plurality of types according to the required physical properties.
  • the sol-gel material may contain a siloxane material such as silicone, a reaction inhibitor, or the like.
  • a siloxane material such as silicone, a reaction inhibitor, or the like.
  • the sol-gel material not only an uncured material but also a partially cured material can be used.
  • the partially cured body of the sol-gel material means a material in which a polymerization reaction of the sol-gel material partially proceeds and an unreacted functional group remains. When heat, light, or the like is further applied to the partially cured body, unreacted functional groups are condensed and further curing proceeds.
  • a metal alkoxide is a compound group obtained by reacting an arbitrary metal species with water or an organic solvent using a hydrolysis catalyst or the like, and an arbitrary metal species, a hydroxy group, a methoxy group, an ethoxy group, a propyl group, This is a compound group in which a functional group such as isopropyl group is bonded.
  • the metal species of the metal alkoxide include silicon, titanium, aluminum, germanium, boron, zirconium, tungsten, sodium, potassium, lithium, magnesium, tin and the like.
  • a metal alkoxide having a metal species of silicon dimethyldiethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, phenyltriethoxysilane, methyltriethoxysilane, vinyltriethoxysilane, p-styryltriethoxysilane, methylphenyldiethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxy Propyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltriethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyldiethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltriethoxysi
  • Examples include compounds in which the group is replaced with a methoxy group, a propyl group, an isopropyl group, or the like. Moreover, diphenylsilanediol, dimethylsilanediol, etc. can also be used. These may be used alone or in combination of a plurality of types according to the required physical properties.
  • silsesquioxane is a general term for a group of compounds represented by (RSiO 3/2 ) n and is a compound in which one organic group and three oxygen atoms are bonded to one silicon atom. Specifically, silsesquioxane described in the photopolymerizable mixture described above can be used.
  • the metal halide is a group of compounds in which the functional group that undergoes hydrolytic polycondensation is replaced with a halogen atom in the metal alkoxide.
  • the metal species can be changed as appropriate.
  • metal halides the case where the metal species is silicon may be particularly referred to as halogenated silane.
  • metal chelate compounds include titanium diisopropoxy bisacetylacetonate, titanium tetrakisacetylacetonate, titanium dibutoxybisoctylene glycolate, zirconium tetrakisacetylacetonate, zirconium dibutoxybisacetylacetonate, aluminum trisacetylacetonate, Examples thereof include aluminum dibutoxy monoacetylacetonate, zinc bisacetylacetonate, indium trisacetylacetonate, and polytitanium acetylacetonate.
  • liquid glass examples include TGA series manufactured by Apollo Ring Co., and other sol-gel compounds can be added depending on the required physical properties.
  • spin-on glass for example, OCD series manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd., ACCUGLASS series manufactured by Honeywell, etc. can be used.
  • Various acids and bases can be used as a catalyst for proceeding with curing.
  • Various acids include not only inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid and nitric acid but also organic acids such as various carboxylic acids, unsaturated carboxylic acids and acid anhydrides.
  • the photoinitiator, photosensitizer, photoacid generator, etc. which are used in the resin layer 12 can be used.
  • a photoinitiator and a photosensitizer what is used for the resin layer 12 is applicable.
  • the sol-gel material may contain a solvent.
  • Suitable solvents include water, N, N-dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, N-vinyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, hexa Methylphosphoramide, pyridine, cyclopentanone, ⁇ -butyrolactone, ⁇ -acetyl- ⁇ -butyrolactone, tetramethylurea, 1,3-dimethyl-2-imidazolinone, N-cyclohexyl-2-pyrrolidone, propylene glycol monomethyl ether , Propylene glycol monomethyl ether acetate, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, anisole, methyl acetate, ethyl acetate, ethyl lactate, butyl lac
  • ketone solvents and alcohol solvents are preferable. These solvents can be appropriately added according to the adhesiveness, storage stability, and curability adjustment of the cured sol-gel material layer.
  • the solvent can be contained in an amount of 0.01 to 1000 parts by mass with respect to 1 part by mass of the sol-gel material. The present invention is not limited to this.
  • the reaction inhibitor to be added to the sol-gel material is not particularly limited as long as the metal alkoxide can be chelated, and examples thereof include ⁇ -diketone compounds, ⁇ -ketoester compounds, and amine-based chelating agents.
  • ⁇ -diketone include ⁇ -diketone having 5 to 13 carbon atoms such as acetylacetone, benzoylacetone, dibenzoylmethane, 2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedione, vinylacetylacetone and the like. It is done.
  • a chelating agent is a general term for substances in which a plurality of atoms in a ligand molecule are bonded to a metal ion to form a metal chelate complex.
  • the above-mentioned amine-based chelating agent has the general formula: NR6R7R8 (wherein R6, R7 and R8 are each independently hydrogen or a hydroxyalkyl group or alkyl group having 2 to 6 carbon atoms, preferably 2 to 3 carbon atoms. , R6, R7 and R8 are not hydrogen at the same time. Specific examples include 2-aminoethanol, 2,2′-iminodiethanol, 3-aminopropanol, 4-amino1-butanol, N-aminoethylethanolamine and the like.
  • the siloxane material added to the sol-gel material is not particularly limited as long as it is a material having silicon and oxygen as main skeletons. Flexibility can be imparted by adding a siloxane material to the sol-gel material, so that cracks during handling can be suppressed and physical durability can be enhanced. As the siloxane material added to the sol-gel material, a silicone material is particularly preferable.
  • silicone material examples include linear low-polymerization silicone oil, modified silicone oil, high-polymerization linear PDMS that exhibit fluidity at room temperature, typically polydimethylsiloxane (PDMS), which is a polymer of dimethylchlorosilane.
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • Silicone rubber or DQ resin that is a resin having a three-dimensional network structure composed of silicone rubber, modified silicone rubber, resinous silicone, PDMS and tetrafunctional siloxane, which is crosslinked to a moderate extent by PDMS.
  • an organic molecule is used as the crosslinking agent, or tetrafunctional siloxane (Q unit) is used.
  • Modified silicone oil is obtained by modifying the side chain and / or terminal of polysiloxane, and is classified into reactive silicone oil and non-reactive silicone oil.
  • the reactive silicone oil include amino modification, epoxy modification, carboxyl modification, carbinol modification, methacryl modification, mercapto modification, phenol modification, one-end reactivity, and different functional group modification.
  • the non-reactive silicone oil include polyether modification, methylstyryl modification, alkyl modification, higher fatty ester modification, hydrophilic special modification, higher alkoxy modification, higher fatty acid modification, and fluorine modification. Two or more of the above modifications can be applied to one polysiloxane molecule.
  • modified silicone oils examples include TSF4421, XF42-334, XF42-B3629, XF42113-3161 manufactured by GE Toshiba Silicone, BY16-846, SF8416, SH203, SH230, SF8419, SF8422 manufactured by Toray Dow Corning. KF-410, KF-412, KF-413, KF-414, KF-415, KF-351A, KF-4003, KF-4701, KF-4917, KF-7235B, X-22 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. 2000, X-22-3710, X-22-7322, X-22-1877, X-22-2516, PAM-E, and the like.
  • the sol-gel material constituting the cured sol-gel material layer may be a hybrid including an inorganic segment and an organic segment from the viewpoint of transfer speed and transfer accuracy of the cured sol-gel material layer.
  • the sol-gel material contains a sol-gel material (for example, a silane coupling agent) having a polymerizable group typified by a photopolymerizable group inside the molecule, or has no polymerizable group but hydrogen.
  • a binding organic polymer for example, polyvinylpyrrolidone
  • photopolymerizable resin for example, polyvinylpyrrolidone
  • the hybrid for example, a mixture of a metal alkoxide, a silane coupling material having a photopolymerizable group, a radical polymerization resin, or the like can be used.
  • silicone may be added thereto.
  • the mixing ratio of the metal alkoxide containing the silane coupling agent and the photopolymerizable resin is preferably in the range of 3: 7 to 7: 3 from the viewpoint of transfer accuracy. More preferably, it is in the range of 3.5: 6.5 to 6.5: 3.5.
  • the resin used for the hybrid is not particularly limited as long as it can be photopolymerized, whether it is a radical polymerization system or a cationic polymerization system.
  • modified silicone or reactive silicone can be added.
  • modified silicones include TSF4421 (manufactured by GE Toshiba Silicone), XF42-334 (manufactured by GE Toshiba Silicone), XF42-B3629 (manufactured by GE Toshiba Silicone), and XF42113-3161 (GE Toshiba).
  • Examples of the reactive silicone include amino modification, epoxy modification, carboxyl modification, carbinol modification, methacryl modification, vinyl modification, mercapto modification, phenol modification, one-terminal reactivity, and heterofunctional modification.
  • a silicone compound containing any of vinyl, methacrylic, amino, epoxy, or alicyclic epoxy groups curing reaction by light irradiation can be used at the same time, transfer accuracy and speed Is preferable.
  • silicone compound containing either a vinyl group or a methacryl group it is preferable to contain a silicone compound containing either a vinyl group or a methacryl group. Further, from the viewpoint of adhesion between the substrate and the sol-gel material layer when transferring the sol-gel material layer 13 to the substrate, it contains a silicone compound containing either an epoxy group or an alicyclic epoxy group. It is preferable. As for the silicone compound containing any one of vinyl group, methacryl group, amino group, epoxy group or alicyclic epoxy group, only one kind may be used or a plurality may be used in combination.
  • the silicone having a photopolymerizable group and the silicone having no photopolymerizable group may be used in combination or independently.
  • silicone compounds containing vinyl groups include KR-2020 (manufactured by Shin-Etsu Silicone), X-40-2667 (manufactured by Shin-Etsu Silicone), CY52-162 (manufactured by Toray Dow Corning), and CY52-190 (Toray).
  • Dow Corning CY52-276 (Toray Dow Corning), CY52-205 (Toray Dow Corning), SE1885 (Toray Dow Corning), SE1886 (Toray Dow Corning), SR-7010 Toray Dow Corning), XE5844 (GE Toshiba Silicone) and the like.
  • silicone compound containing a methacryl group examples include X-22-164 (manufactured by Shin-Etsu Silicone), X-22-164AS (manufactured by Shin-Etsu Silicone), X-22-164A (manufactured by Shin-Etsu Silicone), X- 22-164B (manufactured by Shin-Etsu Silicone), X-22-164C (manufactured by Shin-Etsu Silicone), X-22-164E (manufactured by Shin-Etsu Silicone), and the like.
  • silicone compound containing an amino group examples include PAM-E (manufactured by Shin-Etsu Silicone), KF-8010 (manufactured by Shin-Etsu Silicone), X-22-161A (manufactured by Shin-Etsu Silicone), X-22-161B ( Shin-Etsu Silicone), KF-8012 (Shin-Etsu Silicone), KF-8008 (Shin-Etsu Silicone), X-22-1661-3 (Shin-Etsu Silicone), TSF4700 (Momentive Performance Materials Japan) ), TSF4701 (made by Momentive Performance Materials Japan), TSF4702 (made by Momentive Performance Materials Japan), TSF4703 (made by Momentive Performance Materials Japan), TSF4704 (momentive Formalance Materials Japan), TSF4705 (Momentive Performance Materials Japan), TSF4706 (Momentive Performance Materials Japan), TSF4707 (Momentive Performance Materials Japan) Product), TSF4708 (man
  • silicone compound containing an epoxy group examples include X-22-163 (manufactured by Shin-Etsu Silicone), KF-105 (manufactured by Shin-Etsu Silicone), X-22-163A (manufactured by Shin-Etsu Silicone), X-22- 163B (manufactured by Shin-Etsu Silicone), X-22-163C (manufactured by Shin-Etsu Silicone), TSF-4730 (manufactured by Momentive Performance Materials Japan), YF3965 (manufactured by Momentive Performance Materials Japan), etc. Is mentioned.
  • silicone containing an alicyclic epoxy group examples include X-22-169AS (manufactured by Shin-Etsu Silicone), X-22-169B (manufactured by Shin-Etsu Silicone), and the like.
  • a known general photopolymerizable resin can also be used from the viewpoint of improving transfer accuracy and speed by hybrid.
  • the photopolymerizable radical polymerization resin it is preferable to use a resin obtained by removing fluorine-containing (meth) acrylate from the photopolymerizable radical polymerization resin constituting the resin layer 12 mentioned above.
  • the inorganic layer 13 may contain functional fine particles. Thereby, the refractive index can be easily improved, and functions such as conductivity, photocatalytic activity, and light scattering property can be imparted.
  • the functional fine particles added to the inorganic layer 13 gradually increase from the upper surface (surface opposite to the resin layer 12) to the lower surface (surface on the resin layer 12 side) in the inorganic layer 13. More preferably, the concentration gradient decreases. In this way, by providing the functional fine particles with a concentration gradient, the refractive index of the inorganic layer 13 can be gradually changed in the layer.
  • the difference in refractive index between the inorganic layer 13 and the inorganic substrate can be reduced at the interface with the inorganic substrate to be bonded later, and reflection at the interface can be suppressed.
  • the functional fine particles may have a concentration gradient so that the dielectric constant, conductivity, magnetic susceptibility, and the like gradually change in the inorganic layer 13.
  • an inorganic material layer that is a layer obtained by further adding an uncured sol-gel material to a cured product of the sol-gel material is used.
  • the refractive index can be easily controlled by using a cured product of the sol-gel material.
  • the uncured sol-gel material functions as an adhesive, the inorganic material layer can be bonded to another substrate.
  • Examples of the method of including the uncured sol-gel material in the cured product of the sol-gel material include a method of impregnating the cured product with a solution of the sol-gel material and a method of exposing the cured product to the vapor of the sol-gel material.
  • the uncured sol-gel material includes a partially cured body of the sol-gel material.
  • the uncured sol-gel material includes a partially cured body of the sol-gel material.
  • the partially cured body of the sol-gel material is a state in which the polymerization reaction of the sol-gel material partially proceeds and an unreacted functional group remains. When heat, light, or the like is further applied to the partially cured body, unreacted functional groups are condensed and further curing proceeds.
  • the partially cured body of the sol-gel material also functions as an adhesive, it can be included in the uncured sol-gel material.
  • the sol-gel material constituting the inorganic material layer As the sol-gel material constituting the inorganic material layer, the same material as the sol-gel material constituting the cured sol-gel material layer according to the first embodiment described above can be used.
  • the sol-gel material constituting the inorganic material layer may be a hybrid including an inorganic segment and an organic segment from the viewpoint of transfer speed and transfer accuracy of the inorganic material layer.
  • As a hybrid the thing similar to the hardened sol-gel material layer which concerns on a 1st form can be used.
  • the inorganic material layer preferably contains functional fine particles. Thereby, the refractive index can be easily improved, and functions such as conductivity, photocatalytic activity, and light scattering property can be imparted.
  • the functional fine particles added to the inorganic material layer gradually increase from the upper surface (surface opposite to the resin layer 12) toward the lower surface (surface on the resin layer 12 side) in the inorganic material layer. More preferably, the concentration gradient decreases. In this way, by providing the functional fine particles with a concentration gradient, the refractive index of the inorganic material layer can be gradually changed in the layer. Thereby, the difference in refractive index between the inorganic material layer and the inorganic substrate can be reduced at the interface with the inorganic substrate to be bonded later, and reflection at the interface can be suppressed.
  • the reflectance can be reduced and the transmittance can be increased.
  • the functional fine particles may have a concentration gradient so that the dielectric constant, conductivity, magnetic susceptibility, and the like gradually change in the inorganic material layer.
  • an inorganic fine particle layer that is a layer containing a mixture of inorganic fine particles, a binder polymer, and a sol-gel material is used as the inorganic layer 13.
  • the inorganic fine particle layer is a layer containing a mixture of inorganic fine particles, a binder polymer, and a sol-gel material.
  • the sol-gel material constituting the inorganic fine particle layer the same material as that constituting the cured sol-gel material layer according to the first embodiment described above can be used.
  • the sol-gel material constituting the inorganic fine particle layer may be a hybrid containing an inorganic segment and an organic segment from the viewpoint of the transfer speed and transfer accuracy of the inorganic fine particle layer.
  • a hybrid the thing similar to the hardened sol-gel material layer which concerns on a 1st form can be used.
  • the inorganic fine particles used in the inorganic fine particle layer are not particularly limited as long as they are fine particles of an inorganic material excellent in environmental resistance, weather resistance, and long-term stability.
  • titanium, zinc, tungsten, cadmium, indium, niobium Metal fine particles made of metals such as manganese, tin, iron and silver, and metal oxides such as titanium oxide, zinc oxide, tungsten oxide, cadmium oxide, indium oxide, niobium oxide, manganese oxide, iron oxide, tin oxide and silver tin oxide
  • fine particles made of carbon dioxide, carbon-based fine particles such as carbon black, carbon nanotubes, and fullerene.
  • the shape of the fine particles include various shapes such as a spherical shape, a granular shape, a rod shape, a needle shape, a hollow shape, and a random shape.
  • the surface of the fine particles may be surface-modified with a silane coupling agent or the like.
  • the fine particle diameter is preferably 0.8 times or less the opening width of the fine concavo-convex structure so that the fine concavo-convex structure can be filled with fine particles.
  • the fine particle diameter is 0.5 times or less the opening width of the fine concavo-convex structure, it is preferable because the fine concavo-convex structure can be filled more easily. More preferably, it is 0.3 times or less.
  • the opening width of the fine concavo-convex structure indicates the adjacent distance between the convex portions (or concave portions) of the fine concavo-convex structure, and is defined by the distance between the convex portion vertices (or the distance between the concave bottom vertices).
  • Various parameters such as the material, shape and size of the inorganic fine particles can be appropriately selected according to the required physical properties and dispersibility.
  • the proportion (volume%) of the inorganic fine particles in the inorganic fine particle layer is higher than the proportion (volume%) of the other elements (binder polymer and sol-gel material). This is because increasing the proportion of the inorganic fine particles makes it easier to control the refractive index by the inorganic fine particles.
  • the proportion of the inorganic fine particles is desirably 10% to 90% (volume%). Further, 20% to 90% is more preferable in order to exhibit the effect of the inorganic fine particles, and 20% to 80% is still more preferable because dispersibility in the binder polymer is improved.
  • the binder polymer used for the inorganic fine particle layer is not particularly limited as long as it is a material that functions as a binder for holding the inorganic fine particles, and for example, a cured product or an uncured product of the above-described photopolymerizable mixture can be used. Moreover, you may use what removed the fluorine component from the photopolymerizable mixture.
  • Polyvinylpyrrolidone PVP
  • polyvinyl alcohol PVA
  • polypropylene PP
  • polyethylene PE
  • polyvinylidene fluoride PVDF
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • acrylic resin PMMA
  • PVP polydimethyl
  • PDMS siloxane
  • the inorganic fine particle layer preferably contains a partially cured body of the sol-gel material.
  • the partially cured body of the sol-gel material is a state in which the polymerization reaction of the sol-gel material partially proceeds and an unreacted functional group remains.
  • heat, light, or the like is further applied to the partially cured body, unreacted functional groups are condensed and further curing proceeds.
  • the fine concavo-convex structure mainly composed of the inorganic material is formed on the inorganic substrate by bonding the inorganic fine particle layer of the fine structure laminate 1 to the surface of the inorganic substrate or the like and curing the partially cured body of the sol-gel material. can do.
  • the content of the binder polymer in the inorganic fine particle layer is preferably 1% to 50%.
  • the content is preferably 5% to 50%, and in order to reduce the organic content and improve the weather resistance, it is more preferably 5% to 30%.
  • a semi-cured sol-gel material layer that is a partially cured body of a sol-gel material is used as the inorganic layer 13.
  • the semi-cured sol-gel material layer includes a partially cured body of the sol-gel material.
  • the partially cured sol-gel material refers to a state in which the polymerization reaction of the sol-gel material partially proceeds to increase the viscosity of the material to such an extent that the shape can be maintained as a gel material, and unreacted functional groups remain. State. When heat, light, or the like is further applied to the partially cured body, unreacted functional groups are condensed and further curing proceeds.
  • substrate which has a fine concavo-convex structure is comprised only by an inorganic substance by bonding the semi-hardened sol-gel material layer of the microstructure laminated body 1 on the surface of an inorganic substrate etc., and hardening a semi-hardened sol-gel material layer. Can do.
  • the semi-cured sol-gel material layer is preferably in a viscosity state having a surface tacking property that can be bonded.
  • the same sol-gel material as that constituting the cured sol-gel material layer according to the first embodiment described above can be used.
  • the sol-gel material constituting the semi-cured sol-gel material layer may be a hybrid including an inorganic segment and an organic segment from the viewpoint of the transfer speed and transfer accuracy of the semi-cured sol-gel material layer.
  • the hybrid the same hybrid as the cured sol-gel layer according to the first embodiment can be used.
  • the partial curing of the semi-cured sol-gel material layer it is also preferable to cause partial layer separation by providing unevenness of the curing rate in the internal material and to provide functionality in the thickness direction.
  • it can be used as a functional film by gradually changing the refractive index, dielectric constant, electrical conductivity, and magnetic susceptibility in the thickness direction.
  • the functional fine particles added to the semi-cured sol-gel material layer are from the upper surface (surface opposite to the resin layer 12) to the lower surface (surface on the resin layer 12 side) in the semi-cured sol-gel material layer. It is more preferable to have a concentration gradient that gradually decreases toward. In this way, by providing the functional fine particles with a concentration gradient, the refractive index of the semi-cured sol-gel material layer can be gradually changed in the layer. Thereby, the difference in refractive index between the semi-cured sol-gel material layer and the inorganic substrate can be reduced at the interface with the inorganic substrate to be bonded later, and reflection at the interface can be suppressed.
  • the reflectance can be reduced and the transmittance can be increased.
  • the functional fine particles may have a concentration gradient so that the dielectric constant, conductivity, magnetic susceptibility, etc. gradually change in the semi-cured sol-gel material layer.
  • a cured sol-gel material layer (cured material layer of a sol-gel material), a semi-cured sol-gel material layer, an inorganic fine particle layer, or an inorganic material layer will be collectively referred to as an inorganic layer 13.
  • the description expressed as the inorganic layer 13 means a description common to the cured sol-gel material layer (cured material layer of the sol-gel material), the semi-cured sol-gel material layer, the inorganic fine particle layer, or the inorganic material layer, and the cured sol-gel material layer (sol-gel material layer).
  • the semi-cured sol-gel material layer, the inorganic fine particle layer, or the inorganic material layer the respective descriptions are meant.
  • the inorganic layer 13 preferably contains at least one of a metal alkoxide, a cured metal alkoxide, and a partially cured metal alkoxide. Thereby, peeling of an inorganic layer is made easy and control of a refractive index becomes easy.
  • a cured sol-gel material layer, a semi-cured sol-gel material layer, or an inorganic material layer is used as the inorganic layer 13
  • functional fine particles may be included to impart functionality such as refractive index control and strength improvement of the cured product. it can.
  • the functional fine particles include metal oxides, metal fine particles, and carbon-based fine particles.
  • the metal oxide include silica, titania, zirconia, ceria, alumina, zinc oxide, and tin oxide.
  • the carbon-based fine particles include carbon black, carbon nanotube, and fullerene.
  • the shape of the fine particles include a spherical shape, a granular shape, a rod shape, a needle shape, a hollow shape, and a random shape.
  • the surface of the fine particles may be surface-modified with a silane coupling agent or the like.
  • the inorganic layer 13 is bonded to an inorganic substrate and used as an optical element or the like. Therefore, although it depends on the application, the adjacent distance between the convex portions of the inorganic layer 13 (the interval between the vertexes of the convex portions) is small, and the height of the convex portion (the height from the bottom of the concave portion to the vertex of the convex portion). Larger is preferred.
  • the convex part means a part higher than the average height of the fine concavo-convex structure, and the concave part means a part lower than the average height of the fine concavo-convex structure. Note that the shape of the fine concavo-convex structure can be appropriately designed in accordance with the applied wavelength.
  • the inorganic substrate is preferably provided on the surface of the inorganic layer 13 opposite to the surface having the fine concavo-convex structure.
  • sequence of the fine concavo-convex structure of the inorganic layer 13 is a convex part (or recessed part) with the pitch P in the 1st direction with respect to the 1st direction and 2nd direction orthogonal in a plane, as FIG. 2 shows.
  • convex portions (or concave portions) are arranged at a pitch S in the second direction.
  • the arrangement of the fine concavo-convex structure may be an arrangement in which the regularity of the phase difference ⁇ in the first direction of the convex portions (or concave portions) forming a row in the second direction is low and has both periodicity and aperiodicity. .
  • the pitch P and the pitch S can be appropriately designed according to the intended use.
  • the phase difference ⁇ is a distance of a line segment (second direction) passing through the centers of the closest convex portions in adjacent rows (first direction). More specifically, for example, as shown in FIG. 2, a line segment in the second direction passing through the center of the convex portion (or concave portion) having the (N) th row, which forms a row in the first direction, and the convex portion. It means the distance to the line segment in the second direction passing through the center of the convex part (or concave part) in the (N + 1) th row that is the closest distance from (or concave part).
  • the adjacent distance between the convex portions is preferably 1 nm to 300 nm, more preferably 1 nm to 150 nm. .
  • the angle dependency of the reflectance can be suppressed without generating diffracted light in the visible light region.
  • the height of a preferable convex part is 1 nm or more and 1000 nm or less, More preferably, it is 100 nm or more and 500 nm or less.
  • the height of the convex portion is preferably large, but when the aspect ratio, which is the ratio of the adjacent distance to the height, is 3 or more, it is difficult to release the microstructure laminate of the present invention when it is transferred to the inorganic substrate. For this reason, it is preferable that the fine concavo-convex structure is appropriately designed based on the above design concept so that the aspect ratio is less than 3.
  • the spectral sensitivity of crystalline silicon solar cells has a peak in the near infrared region (700 nm to 1000 nm), and therefore the outermost surface member for solar cells may have excellent transmittance in this wavelength region. Desired.
  • the preferable adjacent distance between the convex portions is 300 nm to 2000 nm, and more preferably 500 nm to 1000 nm.
  • the height of a preferable convex part is 1 nm or more and 5000 nm or less, More preferably, it is 1000 nm or more and 5000 nm or less. In this case as well, it is preferable that the fine concavo-convex structure is appropriately designed so that the aspect ratio is less than 3.
  • the interface between the inorganic substrate and the cured sol-gel material layer is a problem because of the property of the cured sol-gel material layer that is bonded to an inorganic substrate and used as an optical element.
  • the reflection of light at the interface increases. Therefore, as shown in FIG. 4, functional fine particles are added to the inorganic layer 13, and a concentration gradient of the functional fine particles is formed in the inorganic layer 13 so that the refractive index inside the inorganic layer 13 is smoothly changed.
  • the concentration gradient due to the functional fine particles gradually decreases from the upper surface (surface opposite to the resin layer 12) toward the lower surface (surface on the resin layer 12 side) in the inorganic layer 13, or Increasing is preferable, and decreasing is more preferable. Further, it is more preferable that these refractive indexes are substantially equal at the interface between the inorganic layer 13 and the inorganic base material 14.
  • the case where the refractive indexes are substantially equal includes the case where the reflection at the interface has a difference in refractive index that does not cause a problem as an optical application.
  • the refractive index of the inorganic base material 14 is 1.45
  • the refractive index of the inorganic layer 13 at the interface Needs to be 1.37 to 1.54.
  • substantially the same refractive index includes the above-mentioned range.
  • a concentration gradient by functional fine particles may be formed in the cured sol-gel material layer so that the dielectric constant, conductivity, magnetic susceptibility, etc. gradually change in the inorganic layer 13.
  • the cured sol-gel material layer, semi-cured sol-gel material layer, and inorganic material layer have a polymer or binder for the purpose of improving leveling, curing control, refractive index control, adhesion to an inorganic substrate, and film thickness control.
  • a polymer or binder for the purpose of improving leveling, curing control, refractive index control, adhesion to an inorganic substrate, and film thickness control.
  • Such additives can be included.
  • an antifoaming agent, a dispersing agent, a silane coupling agent, a thickening agent, and the like can be used as the additive.
  • the surface of the cured sol-gel material layer (the side opposite to the resin layer 12) is a flattened flat surface.
  • the surface of the cured sol-gel material layer is flattened, it can be suitably bonded to an inorganic substrate or the like later.
  • the optical characteristics of the formed optical element can be kept good.
  • flattening as used herein only means flattening to such an extent that a concavo-convex structure such as a fine concavo-convex structure is not formed, and is required until a strict flat surface (smooth surface) is formed. Not.
  • the method for producing the flat surface is not particularly limited.
  • a diluted solution of a sol-gel material is applied on a film or wafer, the solvent is volatilized, and then bonded to the fine concavo-convex structure surface of the resin layer 12 to form a sol-gel material. After curing, a flat surface can be obtained by peeling the film.
  • examples of the film include polyvinyl alcohol resin, polyacrylonitrile resin, polymethyl methacrylate resin, polycarbonate resin, polystyrene resin, cycloolefin resin (COP), crosslinked polyethylene resin, polyvinyl chloride resin, and polyvinyl chloride.
  • thermoplastic resin polyethylene terephthalate (PET) resin, polyethylene naphthalate resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polybutylene terephthalate resin, aromatic
  • films composed of crystalline thermoplastic resins such as polyester resin, polyacetal resin, polyamide resin, and polyimide resin, and ultraviolet (UV) curable resins such as acrylic, epoxy, and urethane, and thermosetting resins. It is done.
  • a film formed of a composite material in which an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin and an inorganic base material such as glass, a thermoplastic resin, or a triacetate resin are combined may be used.
  • Examples of the wafer include a silicon wafer.
  • the release layer can be formed by using a surface modifier for the purpose of wear resistance, scratch resistance, fingerprint adhesion prevention, antifouling property, leveling property, water / oil repellency and the like.
  • Examples of surface modifiers include triethoxy-1H, 1H, 2H, 2H-tridecafluoro-octylsilane, heptadecafluorodecyl-trimethoxysilane, CF 3 (CF 2 ) 4 CH 2 CH 2 Si (OC 2 H 5 ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 4 CH 2 CH 2 SiCH 3 (OC 2 H 5 ) 2 , CF 3 (CF 2 ) 7 CH 2 CH 2 Si (OC 2 H 5 ) 3 , CF 3 CF 2 CH 2 CH 2 Si (OC 3 H 7 ) 3, CF 3 (CF 2) 2 CH 2 CH 2 Si (OC 3 H 7) 3, CF 3 (CF 2) 4 CH 2 CH 2 SiCH 3 (OC 3 H 7) 2, CF 3 (CF 2) 5 CH 2 CH 2 SiCH 3 (OC 3 H7) 2, CF 3 (CF 2) 7 CH 2 CH 2 SiCH 3 (OC 3 H 7) 2 such as par , And the like Le Oro alkyl alkylene alkoxy
  • examples of commercially available surface modifiers include “Fargent” manufactured by Neos (for example, M Series: Footent 251, Footent 215M, Footent 250, FTX-245M, FTX-290M; S Series). : FTX-207S, FTX-211S, FTX-220S, FTX-230S; F Series: FTX-209F, FTX-213F, Aftergent 222F, FTX-233F, Aftergent 245F; G Series: Aftergent 208G, FTX-218G , FTX-230G, FTS-240G; Oligomer series: Aftergent 730FM, Aftergent 730LM; Aftergent P series; Aftergent 710FL, FTX-710HL, etc.
  • a sol-gel material, a partially cured body of the sol-gel material, or the like may be used as an adhesive in bonding between the cured sol-gel material layer and the inorganic substrate.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the microstructure laminated body 1 having a mode different from that shown in FIG.
  • a film (resin film) 15 is provided on the surface of the inorganic layer 13 opposite to the resin layer 12.
  • Such a film 15 serves as a protective film (cover film) for protecting the inorganic layer 13 in the roll-to-roll process. Even when the sol-gel material is not completely cured by arranging the film 15 so as to be in contact with the inorganic layer 13, other members of the cured inorganic layer 13 at the time of winding the microstructure laminate 1 Therefore, it is possible to prevent the inorganic layer 13 from being deformed.
  • the film 15 since the film 15 is peeled in a later step, it is desirable that the film 15 be easily peelable. At least, the adhesive force between the inorganic layer 13 and the film 15 needs to be weaker than the adhesive force between the inorganic layer 13 and the resin layer 12.
  • examples of the film 15 include polyvinyl alcohol resin, polyacrylonitrile resin, polymethyl methacrylate resin, polycarbonate resin, polystyrene resin, cycloolefin resin (COP), cross-linked polyethylene resin, polyvinyl chloride resin, and polyvinyl chloride.
  • thermoplastic resin polyethylene terephthalate (PET) resin, polyethylene naphthalate resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polybutylene terephthalate resin, aromatic
  • films composed of crystalline thermoplastic resins such as polyester resin, polyacetal resin, polyamide resin, and polyimide resin, and ultraviolet (UV) curable resins such as acrylic, epoxy, and urethane, and thermosetting resins. It is done.
  • a film formed of a composite material in which an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin and an inorganic base material such as glass, a thermoplastic resin, or a triacetate resin are combined may be used.
  • a release layer that reduces the adhesion between the film 15 and the inorganic layer 13 may be provided between the film 15 and the inorganic layer 13.
  • the release layer can be formed by using a surface modifier for the purpose of wear resistance, scratch resistance, fingerprint adhesion prevention, antifouling property, leveling property, water / oil repellency and the like.
  • Examples of surface modifiers include triethoxy-1H, 1H, 2H, 2H-tridecafluoro-octylsilane, heptadecafluorodecyl-trimethoxysilane, CF 3 (CF 2 ) 4 CH 2 CH 2 Si (OC 2 H 5 ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 4 CH 2 CH 2 SiCH 3 (OC 2 H 5 ) 2 , CF 3 (CF 2 ) 7 CH 2 CH 2 Si (OC 2 H 5 ) 3 , CF 3 CF 2 CH 2 CH 2 Si (OC 3 H 7 ) 3, CF 3 (CF 2) 2 CH 2 CH 2 Si (OC 3 H 7) 3, CF 3 (CF 2) 4 CH 2 CH 2 SiCH 3 (OC 3 H 7) 2 , CF 3 (CF 2 ) 5 CH 2 CH 2 SiCH 3 (OC 3 H 7 ) 2 , CF 3 (CF 2 ) 7 CH 2 CH 2 SiCH 3 (OC 3 H 7 ) 2 etc.
  • a fluoroalkyl alkylene alkoxy silane compound etc. can be mentioned.
  • examples of commercially available surface modifiers include “Fargent” manufactured by Neos (for example, M Series: Footent 251, Footent 215M, Footent 250, FTX-245M, FTX-290M; S Series).
  • two long films 16 are separated from the end (ridge) on the back surface side (the side opposite to the resin layer 12) of the base material 11. Is arranged.
  • the two long films 16 are arranged in the depth direction of the paper so that the longitudinal direction is substantially parallel.
  • the long film 16 serves as a spacer for protecting the inorganic layer 13 in the roll-to-roll process. This is because the two long films 16 can prevent the inorganic layer 13 from adhering to other members when the microstructure laminate 1 is wound, and the inorganic layer 13 can be prevented from being deformed.
  • the thickness of the long film 16 is preferably larger than that of the inorganic layer 13.
  • the number of the long films 16 may be two or more. Other details of the long film 16 are the same as those of the film 15.
  • two long films 17 are separated from the end (ridge) on the surface side (the side opposite to the base material 11) of the resin layer 12.
  • the two long films 17 are arranged in the depth direction of the paper so that the longitudinal direction is substantially parallel.
  • the two long films 17 are arranged in a region corresponding to the end of the resin layer 12 on the resin layer 12, and the inorganic layer 13 is arranged in a region sandwiched between the two long films 17 on the resin layer 12.
  • Such a long film 17 also serves as a spacer for protecting the inorganic layer 13 in the roll-to-roll process.
  • the two long films 17 can prevent the inorganic layer 13 from adhering to other members when the microstructured laminated body 1 is wound, and can prevent deformation of the inorganic layer 13.
  • the thickness of the long film 17 is desirably larger than that of the inorganic layer 13.
  • the number of the long films 17 may be two or more. Other details of the long film 17 are the same as those of the film 15.
  • the two long films 17 may be disposed at the end portion ( ⁇ ) on the surface side (the side opposite to the base material 11) of the cured sol-gel material layer.
  • the two long films 17 are preferably arranged so that their longitudinal directions are substantially parallel to each other.
  • two or more long films 17 can be arranged.
  • two or more long films 17 having a thickness larger than that of the inorganic layer 13 may be provided on the surface of the planarized inorganic layer 13.
  • the two or more long films 17 are arranged so that their longitudinal directions are substantially parallel to each other.
  • the microstructure laminated body according to the above embodiment is referred to as a first microstructure laminated body 1, and the one produced by the first microstructure laminated body 1 is the second microstructure laminated body. A fifteenth microstructured laminate is obtained.
  • FIG. 6 shows a manufacturing process of the first microstructure laminate 1 according to the first to third embodiments, and a method of manufacturing the microstructure laminate using the first microstructure stack 1.
  • FIG. 6 shows a manufacturing process of the first microstructure laminate 1 according to the first to third embodiments, and a method of manufacturing the microstructure laminate using the first microstructure stack 1.
  • FIG. 6 shows a manufacturing process of the first microstructure laminate 1 according to the first to third embodiments, and a method of manufacturing the microstructure laminate using the first microstructure stack 1.
  • a sol-gel material layer 22 is applied and formed on a resin mold 21 on which a resin layer having a fine concavo-convex structure is provided on a base material, and the sol-gel material layer 22 is dried and cured.
  • the microstructure laminated body 1 is prepared.
  • a film 15 is bonded to the cured sol-gel material layer as the inorganic layer 13 (hereinafter referred to as “first inorganic layer”) of the first microstructure laminated body 1 to obtain the first fine structure
  • the structural laminate 1 is wound into a reel.
  • the 1st microstructure laminated body 1 applies
  • the region of the resin layer (resin mold 21) on the surface side of the fine concavo-convex structure has a higher fluorine element concentration than other regions.
  • the film 15 is bonded together to the 1st microstructure laminated body 1, the film 15 does not need to be used.
  • the conditions for drying and curing of the sol-gel material layer 22 can be, for example, 60 ° C. to 105 ° C. for about 1 minute to 30 minutes.
  • the film 15 is peeled off from the first microstructure laminate 1, and as shown in FIG.
  • the cured sol-gel material layer is bonded through an adhesive layer composed of a cured sol-gel material layer, and after light irradiation, the cured sol-gel material layer is heat-treated.
  • the heat treatment conditions can be, for example, about 60 to 120 ° C. for about 10 to 60 minutes in a nitrogen atmosphere.
  • a sol-gel material or a partially cured body of the sol-gel material may be used as an adhesive.
  • the sol-gel material may be applied directly on the fine concavo-convex structure of the resin mold 21 and dried and cured.
  • the laminate including the substrate 23 is immersed in toluene or the like, and the resin mold 21 is separated at the interface between the resin mold 21 and the cured sol-gel material layer.
  • a laminate with layers is obtained.
  • the 2nd microstructure laminated body is produced by heat-processing a cured sol-gel material layer and obtaining the inorganic layer 24 (cured sol-gel material layer).
  • the heat treatment conditions can be, for example, about 300 hours at 300 ° C. in a nitrogen atmosphere.
  • the laminate including the substrate 23 is irradiated with ultraviolet rays through heat treatment or a resin mold, and then the resin mold 21 is peeled off to laminate the substrate 23 and the cured sol-gel material layer. You can get a body. Then, as shown in FIG. 6G, the cured sol-gel material layer is heat-treated to obtain an inorganic layer 24 (cured sol-gel material layer).
  • the heat treatment conditions can be, for example, about 300 hours at 300 ° C. in a nitrogen atmosphere.
  • a step of forming a high concentration fluorine layer on the surface of the fine uneven structure of the first inorganic layer 13 of the second fine structure laminate may be provided.
  • the energy of the surface of the 1st inorganic layer 13 falls, and the 3rd microstructure laminated body to which water repellency and antifouling property were given can be obtained.
  • the contact angle of water with respect to the fine concavo-convex structure surface of a 3rd fine structure laminated body is larger than 90 degree
  • 105 degrees or more is more preferable, and 130 degrees or more is preferable. Most preferably, it is 140 degrees or more. Further, from the viewpoint of obtaining a super water-repellent surface, it is preferably 150 ° or more.
  • a semi-cured sol-gel material layer is formed on the fine uneven structure of the first inorganic layer 13 of the second fine structure laminate or the high-concentration fluorine layer of the third fine structure laminate. You may provide the process to do. Thereby, a 4th microstructure laminated body can be obtained. Moreover, after arrange
  • another inorganic material containing a sol-gel material is formed on the fine concavo-convex structure of the first inorganic layer 13 of the second fine structure laminate or the high concentration fluorine layer of the third fine structure laminate.
  • a step of forming a layer (hereinafter referred to as “second inorganic layer”) may be provided.
  • the sixth microstructured laminated body can be manufactured.
  • an inorganic substrate is disposed on the surface opposite to the fine concavo-convex structure of the second inorganic layer of the sixth microstructure laminated body via an adhesive layer containing a sol-gel material, and then heated, Peel at the interface with the first inorganic layer 13.
  • a 7th microstructure laminated body can be manufactured by hardening the contact bonding layer containing sol-gel material.
  • the process of forming the resin layer 12 on the fine concavo-convex structure of the 1st inorganic layer 13 of a 2nd fine structure laminated body, or the high concentration fluorine layer of a 3rd fine structure laminated body. May be provided. Thereby, the 8th microstructure laminated body can be manufactured. Further, after the resin layer 12 of the eighth microstructure laminate is peeled off at the interface with the first inorganic layer 13, a semi-cured sol-gel material layer is formed so as to be in contact with the fine uneven structure of the resin layer 12.
  • an inorganic substrate is arrange
  • the pre-cured semi-cured sol-gel material layer is peeled off at the interface with the cured sol-gel material layer, the pre-cured semi-cured sol-gel material layer is cured to obtain a ninth microstructure laminate. It can be manufactured.
  • a sol-gel material layer 22 is applied and formed on a resin mold 21 provided with a resin layer having a fine relief structure on a substrate, and the sol-gel material layer 22 is dried and cured. Then, a sol-gel material is included in the cured sol-gel material layer 22 to obtain the first microstructure laminate 1 including the first inorganic layer 13 (inorganic material layer). After that, as shown in FIG. 6B, the film 15 is bonded to the first inorganic layer 13 of the first microstructure laminate 1 and the first microstructure laminate 1 is wound in a reel shape.
  • the region of the resin layer (resin mold 21) on the surface side of the fine concavo-convex structure has a higher fluorine element concentration than other regions.
  • the film 15 is bonded together to the 1st microstructure laminated body 1, the film 15 does not need to be used.
  • the conditions for drying and curing of the sol-gel material layer 22 can be, for example, 60 ° C. to 105 ° C. for about 1 minute to 30 minutes.
  • a sol-gel material is directly coated on the fine concavo-convex structure of the resin mold 21 and dried and cured. And the sol-gel material may be included in the cured sol-gel material layer 22 to obtain the first microstructure laminated body 1 including the first inorganic layer 13.
  • the film 15 is peeled from the first microstructure laminate 1, and an inorganic material is applied to the substrate 23 made of an inorganic material such as glass as shown in FIG. 6E.
  • the layers are bonded together, and the sol-gel material of the first inorganic layer 13 is partially cured.
  • the conditions for partial curing can be, for example, about 60 to 120 ° C. for about 10 to 60 minutes in a nitrogen atmosphere. Thereafter, as shown in FIGS.
  • the resin mold 21 is peeled, And the 2nd microstructure laminated body is produced by obtaining the inorganic layer 24 (inorganic material layer) by heat processing of the 1st inorganic layer 13 (inorganic material layer).
  • the substrate 23 and the first substrate are also removed by performing ultraviolet irradiation through heat treatment or mold, and then peeling the resin mold 21.
  • a laminate with the inorganic layer 13 can be obtained.
  • the first microstructure laminated body according to the second embodiment can be used in the same manner as the first microstructure laminated body according to the first embodiment, and the third microstructure laminated body to the ninth microstructure laminated body. It is possible to produce a fine structure laminate.
  • a mixed layer 22a of inorganic fine particles and a binder polymer is applied and formed on a resin mold 21 in which a resin layer having a fine concavo-convex structure is provided on a substrate, and the mixed layer 22a is formed. Dry and cure. Then, a sol-gel material is included in the mixed layer 22a to obtain the first microstructure laminate 1 including the first inorganic layer 13 (inorganic fine particle layer). Thereafter, as shown in FIG. 6B, the film 15 is bonded to the inorganic fine particle layer of the first microstructure laminate 1 and the first microstructure laminate 1 is wound in a reel shape.
  • the region of the resin layer (resin mold 21) on the surface side of the fine concavo-convex structure has a higher fluorine element concentration than other regions.
  • the film 15 is bonded together to the 1st microstructure laminated body 1, the film 15 does not need to be used.
  • the drying condition of the mixed layer 22a can be, for example, 60 ° C. to 105 ° C. for about 1 minute to 30 minutes.
  • the curing of the mixed layer 22a can be, for example, photocuring using UV light.
  • the film 15 is peeled from the first microstructure laminate 1, and as shown in FIG. 6E, inorganic fine particles are formed on the substrate 23 made of an inorganic material such as glass.
  • the layers are bonded together, and the sol-gel material of the first inorganic layer 13 (inorganic fine particle layer) is partially cured.
  • the conditions for partial curing can be, for example, about 60 to 120 ° C. for about 10 to 60 minutes in a nitrogen atmosphere.
  • FIGS. 6F and 6G after the resin mold 21 is peeled off, as in the case of using the microstructure laminated body 1 according to the first embodiment as the first microstructure laminated body.
  • FIG. 6G shows that the resin mold 21 is peeled off, as in the case of using the microstructure laminated body 1 according to the first embodiment as the first microstructure laminated body.
  • the second fine-structure laminate can be obtained by completely curing the first inorganic layer 13 (inorganic fine particle layer) to obtain the inorganic layer 24 (cured product layer).
  • the condition for complete curing can be, for example, about 300 hours at 300 ° C. in a nitrogen atmosphere.
  • the first microstructure laminated body according to the second embodiment can be used in the same manner as the first microstructure laminated body according to the first embodiment, and the third microstructure laminated body to the ninth microstructure laminated body. It is possible to produce a fine structure laminate.
  • FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a manufacturing process of the first microstructure laminate 1 according to the fourth embodiment and a method for manufacturing the microstructure laminate using the first microstructure laminate 1. .
  • this invention is not limited to this.
  • a resin mold 21 in which a resin layer having a fine concavo-convex structure is provided on a base material and a film 15 in which a sol-gel material layer 22 is formed by coating are prepared.
  • the sol-gel material layer 22 is pressure-bonded to the fine concavo-convex structure of the resin mold 21 to form a laminated body, and the laminated body is wound up in a reel shape as shown in FIG. 7C.
  • the sol-gel material layer 22 is dried and semi-cured to obtain the first microstructure laminate 1 including the inorganic layer 13 (first semi-cured sol-gel material layer).
  • the sol-gel material layer 22 may be directly coated on the fine concavo-convex structure of the resin mold 21 and then wound together with the film 15.
  • the semi-curing step of the sol-gel material layer 22 can be performed before winding and / or after winding.
  • the fluorine element concentration is higher in the region on the surface side of the fine uneven structure of the resin layer than in other regions.
  • the film 15 is contained in the 1st microstructure laminated body 1, the film 15 does not need to be used.
  • the sol-gel material layer 22 is directly applied and formed on the resin mold 21.
  • the conditions of drying and semi-hardening can be made into about 10 minutes at 80 degreeC, for example.
  • the film 15 is removed from the first microstructure laminate 1, and the substrate 23 made of an inorganic material such as glass is semi-cured as shown in FIG. 7G.
  • the sol-gel material layer is bonded together, and the inorganic layer 13 (first semi-cured sol-gel material layer) is partially cured.
  • the conditions for partial curing can be, for example, about 100 hours at 100 ° C. in a nitrogen atmosphere.
  • ultraviolet rays may be irradiated through the resin mold 21. Moreover, even if it irradiates with ultraviolet rays through the resin mold 21 and is further cured within a temperature range from room temperature to 120 ° C., it can be partially cured.
  • the resin mold 21 is separated at the interface between the resin mold 21 and the inorganic layer 13 to obtain a laminate of the substrate 23 and the inorganic layer 13.
  • the inorganic layer 13 partially cured first semi-cured sol-gel material layer
  • the inorganic layer 24 cured sol-gel material layer
  • the condition for complete curing can be, for example, about 300 hours at 300 ° C. in a nitrogen atmosphere.
  • the eleventh microstructure laminate can be manufactured by providing a step of forming a high-concentration fluorine layer on the surface of the fine relief structure of the inorganic layer 13 of the tenth microstructure stack. it can.
  • the step of forming the second semi-cured sol-gel material layer on the fine uneven structure of the inorganic layer 24 of the tenth microstructure laminate or on the high concentration fluorine layer of the eleventh microstructure laminate is provided. Twelve microstructure stacks can be produced. Further, an inorganic substrate is disposed on the surface of the twelfth microstructure laminate on the opposite side of the second semi-cured sol-gel material layer from the fine uneven structure, and the second semi-cured sol-gel material layer is pre-cured. And after peeling off the pre-cured second semi-cured sol-gel material layer at the interface with the inorganic layer 24, the pre-cured second semi-cured sol-gel material layer is cured to form a cured sol-gel layer, A thirteenth microstructure stack can be produced.
  • the fourteenth microstructure laminate can be manufactured by forming a resin layer on the fine concavo-convex structure of the cured sol-gel layer of the thirteenth microstructure laminate.
  • a semi-cured sol-gel material layer is formed so as to be in contact with the fine uneven structure of the resin layer.
  • an inorganic substrate is disposed on the surface of the semi-cured sol-gel material layer opposite to the fine uneven structure, and the semi-cured sol-gel material layer is pre-cured.
  • the pre-cured semi-cured sol-gel material layer is peeled off at the interface with the inorganic layer 24, and then the pre-cured semi-cured sol-gel material layer is cured to produce a 15th microstructure laminate. can do.
  • the second microstructure having a fine concavo-convex structure mainly composed of an inorganic material excellent in environmental resistance, weather resistance, and long-term stability.
  • a structural laminate to a fifteenth microstructure laminate can be produced.
  • the inorganic layer 13 in the first microstructure laminate 1 is formed by a sol-gel method, a large-area fine concavo-convex structure can be formed with high productivity.
  • concentration is raised, isolation
  • the second microstructure laminate having a fine concavo-convex structure excellent in environmental resistance, weather resistance, and long-term stability.
  • the fifteenth microstructure stack can be formed with a large area and high productivity.
  • a reel shape is preferable.
  • the microstructure laminate 1 By using the microstructure laminate 1 as a reel-shaped resin mold, it can be used as a reel-shaped resin mold. By using this resin mold, it is possible to continuously manufacture the transfer object. Details of the continuous process using the reel-shaped resin mold will be described below.
  • the base material, photocurable resin, and sol-gel material used for the reel-shaped resin mold are the same as those described above.
  • the gist of the second aspect of the present invention is to pre-cure an inorganic layer containing a sol-gel formed on a reel-shaped resin mold, and to provide a laminate by providing an inorganic material layer on the pre-cured inorganic layer, By peeling the produced laminate from the reel-shaped resin mold, a manufacturing method of a fine structure that is excellent in production efficiency and capable of increasing the area is realized.
  • an inorganic material layer is provided on the inorganic layer containing sol-gel material, and is comprised with the inorganic material different from an inorganic layer.
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing a method for manufacturing a microstructure according to an embodiment of the second aspect of the present invention.
  • a light-transmitting base material 31 transparent sheet
  • a fine concavo-convex structure on the surface provided on the base material 31 are provided.
  • a reel-shaped resin mold 33 provided with the photocurable resin layer 32 is produced (mold production step).
  • a sol-gel material is applied on the photocurable resin layer 32 of the reel-shaped resin mold 33 to form an inorganic layer 34 containing the sol-gel material (sol-gel layer forming step).
  • the sol-gel material constituting the inorganic layer 34 the same material as that of the inorganic layer 13 according to the first aspect of the present invention described above can be used. That is, as the inorganic layer 34, a cured sol-gel material layer containing a cured product of a sol-gel material may be used, a semi-cured sol-gel material layer may be used, and a cured product of a sol-gel material and an uncured sol-gel material may be used. An equipment layer may be used, and an inorganic fine particle layer containing a mixture of inorganic fine particles, a binder polymer, and a sol-gel material may be used.
  • the inorganic layer 34 is precured.
  • the inorganic layer 34 when a cured sol-gel material layer (cured material layer of sol-gel material) is obtained as the inorganic layer 34, the inorganic layer 34 may be cured as a whole, or when a semi-cured sol-gel material layer is obtained, the inorganic layer 34 is inorganic.
  • the layer 34 may be partially cured.
  • the inorganic layer 34 may be partially cured or entirely cured.
  • the inorganic layer 34 is entirely cured.
  • a new sol-gel material may be introduced into the entirely cured inorganic layer 34. (Pre-curing step).
  • the laminated body 36 is a laminated body for the fine structure 2 and includes two layers of an inorganic layer 34 and an inorganic material layer 35 laminated on the inorganic layer 34.
  • this fine structure laminate 36 is peeled from the reel-shaped resin mold 33 to transfer the fine concavo-convex structure to the inorganic layer 34 (transfer process).
  • the inorganic layer 34 of the peeled laminate 36 is completely cured to obtain the microstructure 2 (complete curing step).
  • the fine concavo-convex structure can be transferred without using a flat plate mold, so that continuous production is possible and productivity is improved. Therefore, it is possible to produce a fine structure having excellent weather resistance, environmental resistance, and long-term stability in a large area, and it is possible to continuously produce and shorten the tact time.
  • each manufacturing process will be described in detail.
  • FIG. 9 is the schematic of the manufacturing apparatus used for the reel-shaped resin mold manufacturing process in the manufacturing method of the microstructure which concerns on this Embodiment.
  • the manufacturing apparatus shown in FIG. 9 includes an original fabric roll 101 that feeds the base material 31 and a take-up roll 102 that winds the reel-shaped resin mold 33.
  • a coating device 103 for applying a photocurable resin on the base material 31 from the upstream side to the downstream side in the transport direction of the base material 31, and the outer peripheral surface
  • a light source 106 are provided in this order.
  • a transfer device further including a drying furnace 107 for drying the solvent in the photocurable resin on the downstream side of the applying device 103 may be used.
  • the photocurable resin layer 32 is formed by applying a photocurable resin to the light-transmitting base material 31 (transparent sheet) fed from the original fabric roll 101 by the coating device 103. .
  • the outer peripheral surface of the cylindrical mold 104 is brought into close contact with the photocurable resin layer 32 by the pressurizing means 105, and the photocurable resin layer.
  • the fine concavo-convex structure is transferred to the surface of 32.
  • the light curable resin layer 32 is irradiated with light from the light source 106 to light cure the photo curable resin layer 32 to produce a reel-shaped resin mold 33, and then the reel-shaped resin mold 33 is taken up by the winding roll 102. Wind up.
  • a protective film cover film may be laminated on the photocurable resin layer 32 in order to protect the fine concavo-convex structure after the fine concavo-convex structure is transferred from the cylindrical mold. Good.
  • a coating method of the photocurable resin onto the base material 31 by the coating device 103 a coating method using a known coating coater or an impregnation coating coater can be mentioned. Specific examples include coating using a gravure coater, micro gravure coater, blade coater, wire bar coater, air knife coater, dip coater, comma knife coater, spray coater, curtain coater, spin coater, laminator and the like. These coating methods may use one type of coating method as needed, or may be used in combination of two or more types of coating methods. Moreover, these coating methods may be implemented by a single wafer method or a continuous method. It is preferable to apply by a continuous method from the viewpoint of productivity. A continuous coating method using a dip coater, comma knife coater, gravure coater or laminator is particularly preferred.
  • the light source 106 used for irradiating the photocurable resin layer 32 with light is not particularly limited, and various light sources can be used depending on applications and facilities.
  • the light source 106 for example, a high pressure mercury lamp, a low pressure mercury lamp, an electrodeless lamp, a metal halide lamp, an excimer lamp, an LED lamp, a xenon pulse ultraviolet lamp, or the like can be used.
  • the photocurable resin can be cured by irradiating ultraviolet rays or visible light having a wavelength of 200 nm to 500 nm so that the exposure amount is 100 mJ / cm 2 to 2000 mJ / cm 2 . Further, from the viewpoint of preventing the inhibition of the photocuring reaction due to oxygen, it is desirable to irradiate light with a low oxygen concentration during light irradiation.
  • the photocurable resin is in a state where the cylindrical mold 104 and the photocurable resin layer 32 are in close contact with each other by the pressurizing means 105 that presses the cylindrical mold 104 and the photocurable resin layer 32 together.
  • the layer 32 is irradiated with light and photocured.
  • the fine concavo-convex structure on the outer peripheral surface of the cylindrical mold 104 is accurately transferred by irradiating and transferring light while the fine concavo-convex structure on the outer peripheral surface of the cylindrical mold 104 and the photocurable resin layer 32 are in close contact with each other. Can be transferred to.
  • by performing transfer in a state where the fine concavo-convex structure on the outer peripheral surface of the cylindrical mold 104 and the photocurable resin layer 32 are in close contact with each other insufficient curing due to oxygen can be avoided.
  • the reel-shaped resin mold manufacturing process it is preferable to perform light irradiation by bringing the cylindrical mold 104 and the photocurable resin layer 32 into close contact with each other in a nitrogen atmosphere. Thereby, contact of oxygen in the atmosphere with the photocurable resin of the photocurable resin layer 32 can be avoided, and inhibition of the photopolymerization reaction by oxygen can be reduced, so that the resin layer can be sufficiently cured. Therefore, it is preferable.
  • the photocurable resin layer 32 and the cylindrical mold 104 are directly pressed by a nip roll as the pressurizing means 105.
  • Light may be irradiated, and light is irradiated in a state where the tension of the base material 31 (transparent sheet) is controlled by unwinding / winding control and the photocurable resin layer 32 and the cylindrical mold are pressed. Also good. In these cases, the pressing pressure and tension can be adjusted as appropriate depending on the transferability of the photocurable resin layer 32.
  • the photocurable resin can be cured by, for example, photocuring, thermal curing, curing with an electron beam, and microwave. Among these, it is preferable to use photocuring. After applying the photocurable resin to the base material (transparent sheet) by the above application method, accelerating the curing reaction of the photocurable resin by irradiating the photocurable resin with an arbitrary amount of light at a predetermined wavelength. Can do.
  • cylindrical mold As the cylindrical mold 104, a cylindrical mold having a fine concavo-convex structure corresponding to the shape of the fine concavo-convex structure of the fine structure manufactured on the outer peripheral surface is used.
  • the fine concavo-convex structure of the cylindrical mold 104 is formed by a processing method such as a laser cutting method, an electron beam drawing method, a photolithography method, a direct drawing lithography method using a semiconductor laser, an interference exposure method, an electroforming method, or an anodizing method. It can form directly on the outer peripheral surface of a base material.
  • a photolithography method a direct drawing lithography method using a semiconductor laser, an interference exposure method, an electroforming method, and an anodic oxidation method are preferable.
  • a direct drawing lithography method, an interference exposure method, and an anodic oxidation method are more preferable.
  • the fine concavo-convex structure formed on the surface of the flat substrate by the above processing method is transferred to a resin material (film), and this film is bonded to the outer peripheral surface of the cylindrical mold with high positional accuracy.
  • a fine concavo-convex structure formed on the surface of the flat substrate by the above processing method may be transferred to a thin film such as nickel by electroforming, and the thin film wound around a roller.
  • the material of the cylindrical mold 104 it is desirable to use a material that can easily form a fine uneven structure and has excellent durability. From such a viewpoint, as a material used for the cylindrical mold 104, a glass roll, a quartz glass roll, a nickel electroformed roll, a chromium electroformed roll, an aluminum roll, or a SUS roll (stainless steel roll) is preferable.
  • a conductive material having conductivity As a base material for a nickel electroforming roll and a chromium electroforming roll, a conductive material having conductivity can be used.
  • the conductive material for example, materials such as iron, carbon steel, chromium steel, cemented carbide, mold steel (for example, maraging steel), stainless steel, aluminum alloy and the like are preferably used.
  • a commercially available release agent and surface treatment agent can be used for the release treatment.
  • examples of commercially available release agents and surface treatment agents include OPTOOL (manufactured by Daikin Chemical Industries), Durasurf (manufactured by Daikin Chemical Industries, Ltd.), Novec series (manufactured by 3M Corporation), and the like.
  • a suitable mold release agent and a surface treatment agent can be appropriately selected depending on the type of material of the cylindrical mold 104 and the combination with the photocurable resin to be transferred. it can.
  • FIG. 10 is a schematic view of a production apparatus used in the inorganic layer forming step and the preliminary curing step.
  • the manufacturing apparatus shown in FIG. 10 includes a reel-shaped resin mold roll 201 that feeds out the reel-shaped resin mold 33 and a take-up roll 202 that winds up the reel-shaped resin mold 33. Between the reel-shaped resin mold roll 201 and the take-up roll 202, a coating device 203 for applying a sol-gel material on the reel-shaped resin mold 33 from the upstream side to the downstream side in the conveyance direction of the reel-shaped resin mold 33.
  • a furnace 206 and a light source 207 for irradiating light when the inorganic layer 34 is partially cured with light are provided in this order.
  • the reel-shaped resin mold roll 201 for feeding the reel-shaped resin mold 33 and the cover film feeding roll 204 for feeding the cover film 37 may be interchanged. In the case of replacement, the sol-gel material is applied on the cover film 37.
  • the drying furnace 206 may be provided on either the upstream side or the downstream side of the bonding means 205 in the conveyance direction of the reel-shaped resin mold 33.
  • the inorganic layer 34 is formed by directly applying a sol-gel material to the fine concavo-convex structure of the reel-shaped resin mold 33 fed from the reel-shaped resin mold roll 201 by the coating device 203. Form.
  • a coating method using a known coating coater or impregnation coating coater can be mentioned.
  • Specific examples include coating methods using a gravure coater, micro gravure coater, blade coater, wire bar coater, air knife coater, dip coater, comma knife coater, spray coater, curtain coater, spin coater, laminator and the like. These may be used alone or in combination of a plurality of types as required.
  • these coating methods may be implemented by a single wafer method or a continuous method. It is preferable to implement by a continuous system from a viewpoint of productivity. Further, a continuous method using a dip coater, a comma knife coater, a gravure coater or a laminator is particularly preferable.
  • (C) Pre-curing step the inorganic layer 34 formed on the surface of the reel-shaped resin mold 33 is pre-cured by partially curing or entirely curing the sol-gel material in the drying furnace 206.
  • partial curing means a state in which the sol-gel material has partially reacted by hydrolysis polycondensation, and the viscosity of the sol-gel material increases, but the surface tackiness remains.
  • curing means a state in which the reaction proceeds more than partial curing and surface tackiness is eliminated. Whether cured partially or wholly, the reaction proceeds and finally completely cures by applying a further high-temperature heat treatment.
  • the inorganic layer 34 when obtaining a cured sol-gel material layer (cured material layer of sol-gel material), the inorganic layer 34 is entirely cured, and when obtaining a semi-cured sol-gel material layer, the inorganic layer 34 is partially cured, When obtaining the fine particle layer, the inorganic layer 34 is partially cured or entirely cured, and when obtaining the inorganic material layer, the inorganic layer 34 is entirely cured.
  • the cover film 37 unwound from the feeding roll 204 by the bonding means 205 is bonded onto the inorganic layer 34.
  • the inorganic layer 34 may be pre-cured after the cover film 37 is bonded.
  • the inorganic layer 34 is irradiated with light and partially cured, and then the reel-shaped resin mold 33 is wound around the winding roll 202.
  • the apparatus shown in FIG. 12 although illustrated about the manufacturing apparatus provided with both the drying furnace 206 and the light source 207, if it is a manufacturing apparatus which can pre-harden the inorganic layer 34 with the drying furnace 206 or the light source 207, The drying furnace 206 and the light source 207 are not necessarily provided.
  • the inorganic layer 34 formed on the surface of the reel-shaped resin mold 33 is partially cured or cured by heating and / or UV irradiation.
  • the pre-curing conditions are, for example, about 1 to 20 minutes, preferably about 1 to 60 minutes at a temperature of 40 to 120 ° C. in a nitrogen atmosphere.
  • heating alone or heating and UV irradiation are used in combination.
  • the solvent in the inorganic layer 34 can also be evaporated by heating at this time.
  • the preliminary curing step if a sol-gel material having a photopolymerization initiator and a photopolymerizable group is introduced into the inorganic layer 34 in advance, by applying light irradiation, EB irradiation, microwave irradiation, etc. from a light source, The inorganic layer 34 can be partially cured.
  • the thickness of the inorganic layer 34 is preferably 10 ⁇ m or less, more preferably 3 ⁇ m or less, from the viewpoint of facilitating curing. Moreover, if the film thickness of the inorganic layer 34 is 1.5 um or less, it is more preferable because cracks during curing are easily suppressed. Moreover, it becomes possible to shorten hardening time by adding a heating process after partial hardening. Conversely, the curing time can also be shortened by partially curing by the heating process, then promoting the curing by UV irradiation, and further adding a curing process (30 ° C. to 120 ° C.).
  • Partial curing can be promoted by curing in an environment in which the temperature and humidity are controlled in a rolled-up state. Partial curing can be promoted under conditions of a humidity of 20% to 80% and a temperature of 40 to 100 ° C. for 1 hour to several days.
  • the inorganic layer 34 is cured in a curing step, and subsequently immersed in a diluted sol-gel material or exposed to the vapor of the sol-gel material, thereby exposing the inorganic material.
  • a layer can be obtained.
  • the inorganic material layer 35 is bonded together on the inorganic layer 34, and it is set as the laminated body 36.
  • a sol-gel material, a partially cured body of the sol-gel material, or the like may be used as an adhesive.
  • an inorganic substrate such as a soda plate glass, a quartz glass substrate, a sapphire substrate, a transparent conductive substrate, or a silicon substrate is preferably used.
  • the inorganic material layer 35 may be laminated before the preliminary curing of the inorganic layer 34 described above, or may be laminated after the preliminary curing.
  • the inorganic substrate has good adhesion to the inorganic layer 34 and has heat resistance enough to withstand heating in the curing step described later. Moreover, the adhesion between the inorganic layer 34 is improved by subjecting the inorganic substrate to a surface treatment.
  • a surface treatment adhesive coating, surface treatment agent, silane coupling agent, UV ozone cleaning, plasma cleaning and the like can be appropriately selected. These surface treatments can also be used in combination.
  • Particularly preferable surface treatment is introduction of an adhesive layer by application of an adhesive, UV ozone cleaning that generates hydroxyl groups on the surface, plasma cleaning, alkali cleaning, or silane coupling processing.
  • the adhesive layer various commercially available adhesives can be used, and examples thereof include epoxy adhesives, acrylate adhesives, methacrylate adhesives, isocyanate adhesives, and silicone adhesives. Moreover, these may be used independently and multiple types may be used. From the viewpoint of good adhesion to an inorganic material, it is preferable to use an epoxy adhesive or a silicone adhesive as the adhesive layer.
  • the sol-gel material described above can be used as the adhesive layer.
  • a prepolymer obtained by partially condensing a sol-gel material can also be used.
  • the precondensation can proceed by partial reaction of the sol-gel material in an atmosphere of 30 ° C. to 120 ° C. or partial reaction at a temperature of 20 ° C. to 120 ° C. and under reduced pressure.
  • (E) Transfer process In the transfer process, the reel-shaped resin mold is peeled off from the interface with the pre-cured inorganic layer 34.
  • a peeling method for physically peeling may be used, a peeling method for chemically peeling may be used, and various peeling methods can be selected.
  • a peeling method for physically peeling a method of winding only the reel-shaped resin mold 33 may be mentioned.
  • Examples of the peeling method for chemically peeling include a peeling method for peeling the reel-shaped resin mold 33 by immersion in a release agent and a solvent.
  • the release agent or the like can be removed from the inorganic layer 34 that has been peeled off by the rinsing process.
  • the release agent and the solvent can be appropriately selected according to the base material 31 and the photocurable resin to be used. As long as it is an epoxy-based, acrylic-based, isocyanate-based, or silicone-based photocurable resin, Dynasolv series (manufactured by Dynaloy), esolv series (manufactured by Kaneko Chemical Co., Ltd.), or the like can be used.
  • an alkaline aqueous solution, an acid, a mixed acid, or the like can be used.
  • the solvent besides various solvents used for adjusting the viscosity of the photocurable resin, toluene, benzene, acetonitrile, chloromethane, dichloromethane, chloroform, carbon tetrachloride, and 1,2-dichloroethane can be used. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
  • the reel-shaped resin mold 33 can be eliminated from the surface of the inorganic layer 34 by decomposing the organic material such as the photocurable resin and the base material 31 constituting the reel-shaped resin mold 33 by heating to a high temperature. Since it is heated to a high temperature at this time, the inorganic layer 34 can also be completely cured.
  • (F) Complete curing step In the complete curing step, the inorganic layer 34 is heated at a high temperature to completely cure the inorganic layer 34.
  • the curing temperature and the heating time differ depending on the composition of the inorganic layer 34, but the inorganic layer 34 can be completely cured by heating at about 300 ° C. or more for about 1 hour.
  • it if it is liquid glass, it can also harden
  • complete curing means a state in which the inorganic layer 34 is stable under the use environment in which the fine structure is used. For example, when complete curing is performed at a temperature T1, even when the inorganic layer 34 is further cured by heat treatment at a higher temperature (temperature T2 (T2> T1)), in an environment where the microstructure is used, If curing of the inorganic layer 34 does not proceed, it is expressed as complete curing.
  • (G) Cover film lamination process In addition, in the manufacturing method of the fine structure concerning the above-mentioned embodiment, after forming the inorganic layer 34 on the fine uneven structure on the surface of the reel-shaped resin mold 33 after the inorganic layer forming process, A cover film laminating step of laminating the protective film 37 (cover film 37) on the inorganic layer 34 may be performed (see FIGS. 11A to 11F). Thus, by providing the cover film 37, the inorganic layer 34 can be protected from winding. The cover film 37 can be peeled off before the preliminary curing step or the lamination step.
  • the cover film 37 can be provided by various lamination methods, but is preferably laminated by a laminating method after applying the sol-gel material. By laminating the cover film by the laminating method, the reel-shaped resin mold 33 and the inorganic layer 34 can be continuously laminated on the reel-shaped resin mold 33 without cutting, and the productivity is extremely high. preferable.
  • the cover film 37 is preferably a resin film having excellent handling properties and workability, as with the base material 31.
  • the cover film include polymethyl methacrylate film, polycarbonate film, polystyrene film, cycloolefin film (COP), cross-linked polyethylene film, polyvinyl chloride film, polyarylate film, polyphenylene ether film, modified polyphenylene ether film, and polyether.
  • thermoplastic resins such as imide film, polyether sulfone film, polysulfone film, polyether ketone film, triacetyl cellulose (TAC) film, polyethylene terephthalate (PET) film, polyethylene naphthalate film, polyethylene film, Polypropylene film, polybutylene terephthalate film, aromatic polyester film, poly There are tar films, polyamide films, etc., and from the viewpoints of film thickness, rigidity, and elongation, polyethylene film, polypropylene film, triacetyl cellulose (TAC) film, polyethylene terephthalate (PET) film, more preferably , Polyethylene film, polypropylene film.
  • TAC triacetyl cellulose
  • cover film 37 can be improved in adhesion with the inorganic layer 34 by performing primer treatment, atmospheric pressure plasma treatment, and corona treatment.
  • the film thickness of the cover film 37 is preferably 0 to 100 ⁇ m, and more preferably 0 to 50 ⁇ m, from the viewpoints of prevention of concavo-convex structure destruction by winding and handling properties.
  • the inorganic layer 34 may be partially cured.
  • the reel-shaped resin mold 33 can be easily removed without peeling off.
  • the cover film coated with the sol-gel material is bonded to the reel-shaped resin mold, and the inorganic layer 34 is filled (coated) on the fine concavo-convex structure of the reel-shaped resin mold. Good.
  • the sol-gel material is not directly applied to the reel-shaped resin mold 33 by applying the sol-gel material using the cover film, the fine uneven structure on the surface of the reel-shaped resin mold 33 may be damaged. Can be suppressed.
  • the microstructure 3 is manufactured by applying the above-described manufacturing method of the microstructure to both main surfaces of the inorganic material layer 35.
  • an inorganic layer 34 (hereinafter also referred to as “first inorganic layer 41”) is stacked on one main surface of the inorganic material layer 35 by the above-described method for manufacturing a fine structure ( First inorganic layer forming step).
  • the fine concavo-convex structure of the reel-shaped resin mold 33 is filled with a sol-gel material to form an inorganic layer 34 (hereinafter also referred to as “second inorganic layer 42”).
  • the second inorganic layer 42 is stacked on the inorganic material layer 35 so that the main surface on the opposite side of the surface with the fine concavo-convex structure is opposed to the other main surface of the inorganic material layer 35. (Second inorganic layer forming step).
  • the microstructure 3 having a fine concavo-convex structure on both main surfaces can be manufactured.
  • the first inorganic layer forming step and the second inorganic layer forming step provided on one main surface of the inorganic material layer 35 may be performed in parallel.
  • the second inorganic layer 42 may be laminated before the partial curing step of the first inorganic layer 41 or may be laminated after the partial curing step.
  • the second inorganic layer 42 on the other main surface side of the inorganic material layer 35 is a microstructure 2 in which the inorganic layer 34 (first inorganic layer 41) on one main surface side of the inorganic material layer 35 is completely cured. Can also be provided. In this way, by providing the first inorganic layer 41 and the second inorganic layer 42 having the fine concavo-convex structure on both main surfaces of the inorganic material layer 35, the fine structure 3 having particularly excellent optical performance can be obtained.
  • the inorganic material layer 35 may be a reel-like inorganic material typified by a glass film.
  • the fine concavo-convex structure of the inorganic layer 34 (the first inorganic layer 41 and the second inorganic layer 42) has a pillar shape including a plurality of convex portions having a conical shape, a pyramid shape, or an elliptical cone shape, or a conical shape, a pyramid shape, Alternatively, it is preferably a hole shape including a plurality of concave portions having an elliptical cone shape, the distance between adjacent convex portions is 1 nm to 2000 nm, and the height of the convex portions is preferably 1 nm to 5000 nm.
  • the reel-shaped resin mold is made of an organic material, it can be easily peeled off from the inorganic layer by being immersed in a solvent, and can be released from the sol-gel material by adding a fluorine compound. Even better.
  • the reel-shaped resin mold by transferring the fine concavo-convex structure from the cylindrical mold to the inorganic layer from the reel-shaped resin mold, continuous productivity is maintained while maintaining the concavo-convex structure shape of the fine concavo-convex structure. It becomes good.
  • the microstructure manufactured by the method for manufacturing a microstructure according to the present invention is excellent in weather resistance, environmental resistance, and long-term stability, and can have a large area. It can be suitably used as a surface panel.
  • the antireflection performance is excellent and the light extraction efficiency from the inside is good, so that the energy efficiency can be improved.
  • the reflectance of light can be reduced and the transmittance can be improved.
  • Example 1 Cured sol-gel material layer
  • the resin mold containing the resin layer which has the fine concavo-convex structure provided on the base material was produced.
  • the said resin mold was produced by the method of pressing the photocurable resin apply
  • Quartz glass was used as the base material for the cylindrical mold.
  • the fine concavo-convex structure on the surface was formed on the surface of quartz glass by a direct drawing lithography method using a semiconductor laser.
  • Durasurf HD-1101Z manufactured by Daikin Chemical Industry Co., Ltd.
  • Durasurf HD-ZV manufactured by Daikin Chemical Industries
  • photocurable resins As photocurable resins, OPTOOL DAC HP (manufactured by Daikin Industries, Ltd.), trimethylolpropane triacrylate (manufactured by Toagosei Co., Ltd., M350), and Irgacure 184 (manufactured by Ciba) are mixed at a ratio of 10: 100: 5 by weight. What was done was used.
  • the photo-curing resin is coated on an easy-adhesion surface of PET film A4100 (made by Toyobo Co., Ltd .: width 300 mm, thickness 100 ⁇ m) as a base material to a film thickness of 6 ⁇ m by microgravure coating (manufactured by Yasui Seiki Co., Ltd.). It applied so that it might become.
  • a reel-shaped resin mold composed of a base material and a resin layer is formed by pressing the PET film coated with the photo-curable resin against the cylindrical mold with a nip roll (0.1 MPa) and irradiating it with ultraviolet rays to effect photo-curing. (Length 200 m, width 300 mm) was obtained.
  • the conditions for photocuring were as follows: atmosphere and pressure were in the air, temperature was 25 ° C., humidity was 60%, and the integrated exposure under the center of the lamp was 600 mJ / cm 2 . Further, as an ultraviolet light source, a UV exposure apparatus (H bulb, manufactured by Fusion UV Systems Japan) was used.
  • the shape of the fine concavo-convex structure of the reel-shaped resin mold thus obtained was confirmed by observation with a scanning electron microscope.
  • the adjacent distance between the convex portions was 250 nm, and the convex portion height was 250 nm.
  • the scanning electron microscope and measurement conditions used are as follows. Equipment: HITACHI s-5500 Acceleration voltage: 10 kV MODE; Normal
  • the fluorine element concentration of the reel-shaped resin mold was measured by X-ray photoelectron spectroscopy (hereinafter referred to as XPS), the fluorine element concentration Es and the resin layer in the surface region (region to be the cured sol-gel material layer side region later)
  • the ratio Es / Eb to the average fluorine element concentration Eb was 69.
  • the reel-shaped resin mold was cut as a small piece of about 2 mm square, and covered with a 1 mm ⁇ 2 mm slot type mask, and measurement was performed.
  • the equipment and measurement conditions used are as follows. Equipment used: Thermo Fisher ESCALAB250 Excitation source; mono. AlK ⁇ 15kV ⁇ 10mA Analysis size: approx. 1 mm (shape is oval) Capture area Survey scan; 0 to 1, 100 eV Narrow scan; F 1s, 2-1s, O 1s, N 1s Pass energy Survey scan; 100 eV Narrow scan; 20 eV
  • a microstructure laminate was produced using the reel-shaped resin mold.
  • the reel-shaped resin mold on which the fine concavo-convex structure is formed is unwound and placed on a flat surface, and the solution (1), solution (2), and solution (3) prepared as follows are prepared on the surface of the fine concavo-convex structure. ), And any one of the solutions (4) is diluted to 20% with a propylene glycol monomethyl ether solvent, applied to a film thickness of 6 ⁇ m, dried at 105 ° C. for 3 minutes, and cured with UV light to obtain a sol-gel.
  • a microstructure laminate was obtained which was a laminate of a cured product layer of material and a resin mold.
  • micro gravure coating manufactured by Yurai Seiki Co., Ltd.
  • the microstructure laminate formed using the solution (1), the solution (2), the solution (3), and the solution (4) will be referred to as a microstructure laminate (1) and a microstructure laminate (2), respectively.
  • the microstructure stack (3), and the microstructure stack (4) are referred to as a microstructure laminate (1) and a microstructure laminate (2), respectively.
  • Solution (1) Titanium tetrabutoxide, 3 acryloxypropyltrimethoxysilane, and phenyl-modified silicone oil (Toray Dow Corning) were mixed at a weight ratio of 1: 1: 1 and stirred, and then a photopolymerization initiator. (Irgacure 184) was added at 5% by weight with respect to 3 acryloxypropyltrimethoxysilane.
  • Solution (2) Titanium tetrabutoxide and benzoylacetone were mixed at a molar ratio of 1: 1 for chelation. Thereafter, tetraethoxysilane was mixed at a molar ratio of 1: 1 with respect to titanium tetrabutoxide.
  • Solution (3) Titanium tetrabutoxide and benzoylacetone were mixed at a molar ratio of 1: 1 for chelation. Thereafter, 3 acryloxypropyltrimethoxysilane and triethoxyborane were added and stirred. Subsequently, tetraethoxysilane was added and stirred. Then, 5 parts of a photopolymerization initiator (Irgacure 184) was added to 3 acryloxypropyltrimethoxysilane and stirred.
  • a photopolymerization initiator Irgacure 184
  • titanium tetrabutoxide, 3acryloxypropyltrimethoxysilane, and tetraethoxysilane were added at a molar ratio of 1: 1: 1, and triethoxyborane was 0.1 mol% with respect to the total alkoxide. Added at.
  • Solution (4) Titanium tetrabutoxide and benzoylacetone were mixed at a molar ratio of 1: 1 for chelation. Thereafter, 3 acryloxypropyltrimethoxysilane and triethoxyborane were added and stirred. Subsequently, tetraethoxysilane was added and stirred for 3 hours while heating at 80 degrees. Then, 5 parts of a photopolymerization initiator (Irgacure 184) was added to 3 acryloxypropyltrimethoxysilane and stirred.
  • a photopolymerization initiator Irgacure 184
  • titanium tetrabutoxide, 3acryloxypropyltrimethoxysilane, and tetraethoxysilane were added at a molar ratio of 1: 1: 1, and triethoxyborane was 0.1 mol% with respect to the total alkoxide. Added at.
  • a film was bonded as a protective member to each microstructure laminate, and each microstructure laminate was wound into a reel.
  • a 25 ⁇ m thick polyethylene sheet was used as the film.
  • a fine concavo-convex structure mainly composed of an inorganic material was formed from each fine structure laminate.
  • the inorganic layer of the microstructure laminate was bonded to a 250 mm ⁇ 300 mm soda glass substrate via an adhesive layer, and after light irradiation, heat treatment was performed at 120 ° C. for 1 hour in an oven in a nitrogen atmosphere.
  • the solution (1) to the solution (4) were used for the adhesive layer.
  • the solution (1) was used for the adhesive layer.
  • the solution (2) is used for the adhesive layer
  • the solution (3) is used for the adhesive layer
  • the solution (4) was used for the adhesive layer.
  • Example 2 Cured sol-gel material layer
  • Example 2 the same reel-shaped resin mold as in Example 1 was produced.
  • the microstructure laminated body was produced using the produced reel-shaped resin mold.
  • PE polyethylene
  • any one of the solution (1), the solution (2), the solution (3), and the solution (4) in Example 1 is diluted to 20% with a propylene glycol monomethyl ether solvent.
  • the film was applied to a thickness of 6 ⁇ m, dried at 105 ° C. for 3 minutes, and then bonded to the surface of the fine concavo-convex structure of the resin mold and cured with UV light.
  • cured material layer of sol-gel material, and the resin mold was obtained.
  • micro gravure coating manufactured by Yurai Seiki Co., Ltd.
  • the microstructure laminates formed using the solution (1), the solution (2), the solution (3), and the solution (4) are respectively referred to as the microstructure laminate (1) and the microstructure laminate.
  • the body (2), the microstructure stack (3), and the microstructure stack (4) are referred to.
  • the PE film was peeled off from the fine structure laminate (1) to the fine structure laminate (4).
  • the fine concavo-convex structure which mainly has an inorganic material was formed from the said microstructure laminated body. Details are the same as in the first embodiment.
  • the adjacent distance between the convex portions was 250 nm, and the convex portion height was 250 nm. The results were the same in all the microstructure stacks (microstructure stack (1) to microstructure stack (4)).
  • Example 3 Inorganic material layer
  • a reel-shaped resin mold similar to that in Example 1 was prepared.
  • a microstructure laminate was produced using the reel-shaped resin mold.
  • the reel-shaped resin mold on which the fine concavo-convex structure is formed is unwound and placed on a flat surface, and on the surface of the fine concavo-convex structure, the solutions (5), (6), (7 ) was applied to a film thickness of 6 ⁇ m and dried at 105 ° C. for 3 minutes to obtain a laminate of a cured product layer of a sol-gel material and a resin mold.
  • the application was performed by micro gravure coating (manufactured by Yurai Seiki Co., Ltd.).
  • the laminates formed using the solution (5), the solution (6), and the solution (7) are referred to as a laminate (5), a laminate (6), and a laminate (7), respectively.
  • Solution (6) Tetraethoxysilane, water, methanol, ethanol, and isopropanol were mixed at a weight ratio of 1: 0.2: 0.2: 0.2: 0.8.
  • Solution (7) An alkoxide, water, methanol, ethanol, and isopropanol were mixed at a weight ratio of 1: 0.2: 0.2: 0.2: 0.8.
  • the alkoxide used was a mixture of tetraethoxysilane and titanium tetrabutoxide in a weight ratio of 4: 1.
  • each of the laminate (5), laminate (6), and laminate (7) is immersed in one of the solution (A), solution (B), and solution (C) prepared as follows. After that, it was washed with ethanol and dried at 60 degrees to obtain a fine structure laminate.
  • the microstructure laminates obtained by immersing the laminate (5) in the solution (A), the solution (B), and the solution (C) are respectively referred to as a microstructure laminate (5A) and a microstructure laminate (5B). In this case, the microstructure laminate (5C) is used.
  • the microstructure laminates obtained by immersing the laminate (6) in the solution (A), the solution (B), and the solution (C) are respectively referred to as the microstructure laminate (6A) and the microstructure laminate.
  • the alkoxide used was a mixture of tetramethoxysilane and titanium tetraethoxide in a weight ratio of 4: 1.
  • the inorganic material layer of the microstructure laminate was bonded to a 250 mm ⁇ 500 mm soda glass substrate, and subjected to partial curing treatment of the sol-gel material at 120 ° C. for 1 hour in an oven in a nitrogen atmosphere. Subsequently, it was immersed in toluene at room temperature for 5 minutes, the resin mold was peeled from the inorganic material layer, and a laminated structure of the soda glass substrate and the inorganic material layer was obtained. Then, the inorganic material layer was completely cured at 300 ° C. for 1 hour in an oven in a nitrogen atmosphere.
  • the adjacent distance between the convex portions was 250 nm and the convex portion height was 250 nm.
  • the results were the same for all the microstructure stacks (microstructure stack 5A to microstructure stack 7C).
  • Example 4 Inorganic material layer
  • positioned the film so that an inorganic material layer may be touched like FIG. 5A is demonstrated.
  • Example 2 a reel-shaped resin mold similar to that in Example 1 was prepared.
  • the microstructure laminated body was produced using the produced reel-shaped resin mold.
  • cured material layer of sol-gel material, and the resin mold was obtained.
  • the application was performed by micro gravure coating (manufactured by Yurai Seiki Co., Ltd.).
  • the laminates formed using the solution (5), the solution (6), and the solution (7) are respectively referred to as a laminate (5), a laminate (6), and a laminate (7). Called.
  • the PET film was peeled from the laminate (5), laminate (6), and laminate (7). And after immersing each in the solution (A) in Example 3, the solution (B), and the solution (C), it wash
  • a fine concavo-convex structure mainly composed of an inorganic material was formed from the fine structure laminate in the same manner as in Example 1.
  • the adjacent distance between the convex portions was 250 nm
  • the convex portion height was 250 nm. The results were the same for all the microstructure stacks (microstructure stack (5A) to microstructure stack (7C)).
  • Example 5 Inorganic material layer
  • a microstructure laminate was produced.
  • SH710 manufactured by Dow Corning Toray
  • KBM5103 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
  • titanium tetrabutoxide manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
  • Irgacure 184 manufactured by Ciba
  • Irgacure 369 Made in a mass part and coated at a ratio of 1: 2: 2: 0.068: 0.032 so that the film thickness is 6 ⁇ m, and a reel shape in which a PET fine concavo-convex structure is formed
  • the resin mold was unwound and bonded to the surface of the fine concavo-convex structure, and at the same time, UV exposure was performed to wind the resin mold.
  • the laminate composed of the wound PE film / solution X layer / resin mold was unwound, the PE film was peeled off, and the solution (8), solution (9), solution (10) prepared as follows: ), And then washed with ethanol and dried at 60 degrees to obtain a microstructure laminate.
  • the microstructure laminates obtained by immersing the laminate in the solution (8), the solution (9), and the solution (10) are respectively referred to as a microstructure laminate (8), a microstructure laminate (9), and a microstructure. Let it be a laminated body (10).
  • Solution (9) Tetramethoxysilane, benzoylacetone, water, methanol, ethanol, isopropanol mixed at a weight ratio of 1: 0.5: 0.2: 0.2: 0.2: 0.8 did.
  • Solution (10) Alkoxide, triethanolamine, water, methanol, ethanol, and isopropanol were mixed at a weight ratio of 1: 0.5: 0.2: 0.2: 0.2: 0.8.
  • the alkoxide used was a mixture of tetramethoxysilane and titanium tetraethoxide in a weight ratio of 4: 1.
  • the inorganic material layer of the microstructure laminate was bonded to a 250 mm ⁇ 500 mm soda glass substrate, and subjected to partial curing treatment of the sol-gel material at 120 ° C. for 1 hour in an oven in a nitrogen atmosphere. Subsequently, it was immersed in toluene at room temperature for 5 minutes, the resin mold was peeled from the inorganic material layer, and a laminated structure of the soda glass substrate and the inorganic material layer was obtained. Then, the inorganic material layer was completely cured at 300 ° C. for 1 hour in an oven in a nitrogen atmosphere.
  • the adjacent distance between the convex portions was 250 nm and the convex portion height was 250 nm.
  • the results were the same in all the microstructure stacks (microstructure stack (8) to microstructure stack (10)).
  • Example 6 Inorganic fine particle layer
  • a reel-shaped resin mold was produced in the same manner as in Example 1.
  • the microstructure laminated body was produced using the produced reel-shaped resin mold.
  • the reel-shaped resin mold on which the fine concavo-convex structure is formed is unwound and placed on a flat surface, and the solution (11), solution (12), and solution (13) prepared as follows are formed on the surface of the fine concavo-convex structure. ), Any one of the solutions (14) is applied so as to have a film thickness of 6 ⁇ m, dried at 105 ° C. for 3 minutes, and cured with UV light.
  • a laminate of the mixed layer and the resin mold was obtained.
  • laminates formed using the solution (11), the solution (12), the solution (13), and the solution (14) are respectively referred to as a laminate (11), a laminate (12), and a laminate (13). ), Referred to as a laminate (14).
  • Solution (11) Polyvinylpyrrolidone was dissolved in ethanol solvent at 50 mg / ml, and then 25% by weight of titania fine particles were mixed. Thereafter, the solution was dissolved in a propylene glycol monomethyl ether solvent at 30% by weight.
  • Titanium tetraisopropoxide is mixed at a weight ratio of 5: 1 to a solution obtained by mixing 2-aminoethanol and ethanol at a weight ratio of 1: 3, and then polyvinylpyrrolidone is mixed at a weight ratio of 12: 1. did. Thereafter, titania fine particles were mixed at 25% by weight.
  • the solution was dissolved in a propylene glycol monomethyl ether solvent at 10% by weight.
  • Solution (14) OPTOOL DAC HP, trimethylolpropane triacrylate, Irgacure 184, and titania fine particles were mixed at a ratio of 10: 100: 5: 25 by weight.
  • the solution was dissolved in a propylene glycol monomethyl ether solvent at 10% by weight.
  • each of the laminate (11), laminate (12), laminate (13), and laminate (14) was prepared as follows: Solution (D), Solution (E), Solution (F) After being immersed in any of the above, it was washed with ethanol and dried at 60 degrees to obtain a microstructure laminate.
  • the microstructure laminates obtained by immersing the laminate (11) in the solution (D), the solution (E), and the solution (F) are respectively referred to as a microstructure laminate (11D) and a microstructure laminate (11E).
  • a fine structure laminate (11F) is obtained.
  • the fine structure laminate obtained by immersing the laminate (12) in the solution (D), the solution (E) 2 and the solution (F) is obtained as a fine structure laminate (12D) and a fine structure laminate, respectively.
  • microstructure (12E) and the microstructure laminate (12F) were obtained by immersing the laminate (13) in the solution (D), the solution (E), and the solution (F).
  • a structure laminate (13D), a microstructure laminate (13E), and a microstructure laminate (13F) are obtained by immersing the laminate (14) in the solution (D), the solution (E), and the solution (F).
  • the microstructured laminates are referred to as a microstructured laminate (14D), a microstructured laminate (14E), and a microstructured laminate (14F), respectively.
  • the alkoxide used was a mixture of tetraethoxysilane and titanium tetrabutoxide at a weight ratio of 4: 1.
  • a fine concavo-convex structure mainly composed of an inorganic material was formed from each fine structure laminate.
  • the inorganic fine particle layer of the microstructure laminate is bonded to a 250 mm ⁇ 500 mm soda glass substrate, subjected to a partial curing treatment of the sol-gel material at 120 ° C. for 1 hour in an oven under a nitrogen atmosphere, and the resin mold is bonded to the inorganic fine particle layer.
  • the laminated structure of the soda glass substrate and the inorganic fine particle layer was obtained.
  • the inorganic fine particle layer was subjected to a complete curing treatment at 300 ° C. for 1 hour in an oven in a nitrogen atmosphere.
  • the adjacent distance between the convex portions was 250 nm and the convex portion height was 250 nm.
  • the results were the same for all the microstructure stacks (microstructure stack (11D) to microstructure stack (14F)).
  • Example 7 Inorganic fine particle layer
  • FIG. 5A an example in which a film is disposed so as to be in contact with the inorganic fine particle layer will be described.
  • Example 2 the same reel-shaped resin mold as in Example 1 was produced.
  • the microstructure laminated body was produced using the produced reel-shaped resin mold.
  • any one of the solution (11), the solution (12), the solution (13), and the solution (14) in Example 6 was applied on the PE film so as to have a film thickness of 6 ⁇ m. After being partially dried, it was bonded to the surface of the fine concavo-convex structure of the resin mold and cured with UV light.
  • the application was performed by micro gravure coating (manufactured by Yurai Seiki Co., Ltd.).
  • the laminates formed using the solution (11), the solution (12), the solution (13), and the solution (14) are respectively the laminate (11), the laminate (12), and the laminate.
  • the body (13) is referred to as a laminate (14).
  • the PET film was peeled from the laminate (11), laminate (12), laminate (13), and laminate (14). And after immersing each in the solution (D) in Example 6, the solution (E), and the solution (F), it wash
  • a fine concavo-convex structure mainly composed of an inorganic material was formed from the fine structure laminate. Details are the same as in the first embodiment.
  • the adjacent distance between the convex portions was 250 nm and the convex portion height was 250 nm. The results were the same for all microstructured laminates (microstructured laminate (11D) to microstructured laminate (14F).
  • Example 8 Inorganic fine particle layer
  • a microstructure laminate was produced.
  • SH710 manufactured by Dow Corning Toray
  • KBM5103 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
  • titanium tetrabutoxide Wako
  • Irgacure 184 manufactured by Ciba
  • Irgacure 369 manufactured by Ciba
  • the solution Y added with 20 parts by mass of titanium oxide fine particles was applied to 100 parts by mass of the solution mixed at a ratio of 1: 2: 2: 0.068: 0.032 so that the film thickness was 6 ⁇ m.
  • the reel-shaped resin mold on which the PET fine concavo-convex structure was formed was unwound and bonded to the surface of the fine concavo-convex structure, and at the same time, UV exposure was performed to wind up.
  • microstructure laminates obtained by immersing the laminate in the solution (15), the solution (16), and the solution (17) are respectively referred to as a microstructure laminate (15), a microstructure laminate (16), and a microstructure. Let it be a laminated body (17).
  • the alkoxide used was a mixture of tetramethoxysilane and titanium tetraethoxide in a weight ratio of 4: 1.
  • a fine concavo-convex structure mainly composed of an inorganic material was formed from each fine structure laminate.
  • the inorganic material layer of the microstructure laminate is bonded to a 250 mm ⁇ 500 mm soda glass substrate, subjected to partial curing treatment of the sol-gel material for 1 hour at 120 ° C. in an oven in a nitrogen atmosphere, and the resin mold is removed from the inorganic material layer. It peeled and the laminated structure of the soda glass substrate and the inorganic material layer was obtained. Then, the inorganic material layer was completely cured at 300 ° C. for 1 hour in an oven in a nitrogen atmosphere.
  • the adjacent distance between the convex portions was 250 nm and the convex portion height was 250 nm.
  • the results were the same in all the microstructure stacks (microstructure stack (15) to microstructure stack (17)).
  • Example 9 Semi-cured sol-gel material layer
  • the same reel-shaped resin mold as in Example 1 was produced.
  • the microstructure laminated body was produced using the produced reel-shaped resin mold.
  • a reel-shaped resin mold having a fine concavo-convex structure is unwound and placed on a flat surface, and ACCUGLASS 311 manufactured by Honeywell is applied to the surface of the fine concavo-convex structure so as to have a film thickness of 3 ⁇ m.
  • ACCUGLASS 311 manufactured by Honeywell is applied to the surface of the fine concavo-convex structure so as to have a film thickness of 3 ⁇ m.
  • the application was performed by micro gravure coating (manufactured by Yurai Seiki Co., Ltd.). Thereafter, the microstructure laminate was wound into a reel.
  • a fine concavo-convex structure mainly composed of an inorganic material was formed from the fine structure laminate.
  • a reel-like microstructure laminate was drawn out, and the semi-cured sol-gel material layer was bonded to a 100 mm square soda glass substrate and cut to a length of 100 mm.
  • partial curing treatment was performed at 100 ° C. for 1 hour in an oven under a nitrogen atmosphere.
  • it was immersed in toluene at room temperature for 5 minutes, and the resin mold was peeled from the semi-cured sol-gel material layer to obtain a laminated structure of the soda glass substrate and the semi-cured sol-gel material layer.
  • the semi-cured sol-gel material layer was fully cured at 300 ° C.
  • the adjacent distance between the convex portions was 250 nm and the convex portion height was 250 nm.
  • the reel-like microstructure laminated body was fed out and subjected to the same treatment on another 100 mm square soda glass substrate to continuously form a fine uneven structure. Even in such continuous production, the quality of the fine relief structure was unchanged.
  • the microstructure laminated body in a present Example is a reel-shaped resin mold, bending is prepared and it is possible to follow the plane of the soda glass substrate. For this reason, by using the microstructure laminated body of this example, it was possible to form a fine concavo-convex structure with a large area without causing defects.
  • the fine concavo-convex structure thus obtained is mainly composed of an inorganic material, it is excellent in environmental resistance, weather resistance, and long-term stability.
  • Example 10 Semi-cured sol-gel material layer
  • FIG. 5A an example in which a film is disposed so as to be in contact with the semi-cured sol-gel material layer will be described.
  • Example 1 the same reel-shaped resin mold as in Example 1 was produced.
  • the microstructure laminated body was produced using the produced reel-shaped resin mold.
  • ACCUGLASS 311 made by Honeywell is applied on a polyethylene film so that the film thickness becomes 3 ⁇ m, and the reel-shaped resin mold and the polyethylene are made so that the applied material contacts the fine uneven structure of the reel-shaped resin mold.
  • the film was laminated. And after winding up these laminated bodies, the drying and semi-hardening process for 24 hours was performed at 80 degreeC, and the microstructure laminated body was obtained.
  • a fine uneven structure mainly composed of an inorganic material was formed from the fine structure laminate. Details are the same as in the first embodiment.
  • the adjacent distance between the convex portions was 250 nm, and the convex portion height was 250 nm.
  • Example 11 Semi-cured sol-gel material layer
  • the same reel-shaped resin mold as in Example 1 was produced.
  • the microstructure laminated body was produced using the produced reel-shaped resin mold.
  • a reel-shaped resin mold having a fine concavo-convex structure was unwound and placed on a flat surface, and ACCUGLASS 311 manufactured by Honeywell was applied to the surface so that the film thickness was 3 ⁇ m.
  • the application was performed by micro gravure coating (manufactured by Yurai Seiki Co., Ltd.). Further, an elongated film having a thickness (height) of 20 ⁇ m was attached so as to be in contact with the film end (face) on the back surface of the resin mold (the surface having no fine uneven structure). And after winding up these laminated bodies, the drying and semi-hardening process for 24 hours was performed at 80 degreeC, and the microstructure laminated body was obtained.
  • a fine uneven structure mainly composed of an inorganic material was formed from the fine structure laminate. Details are the same as in the third embodiment.
  • the adjacent distance between the convex portions was 250 nm, and the convex portion height was 250 nm.
  • Example 12 Semi-cured sol-gel material layer
  • the same reel-shaped resin mold as in Example 1 was produced.
  • the microstructure laminated body was produced using the produced reel-shaped resin mold.
  • an elongated film made of a fluorine-based resin was attached to the end (ridge) of the resin layer having a fine concavo-convex structure of the reel-shaped resin mold.
  • the said film was affixed on two ridges of the longitudinal direction of a resin layer.
  • ACCUGLASS 311 manufactured by Honeywell was applied to the surface of the fine concavo-convex structure so that the film thickness was 3 ⁇ m.
  • the application was performed by micro gravure coating (manufactured by Yurai Seiki Co., Ltd.). And after winding up these laminated bodies, the drying and semi-hardening process for 24 hours was performed at 80 degreeC, and the microstructure laminated body was obtained.
  • Example 2 a fine concavo-convex structure mainly composed of an inorganic material was formed from the fine structure laminate in the same manner as in Example 1.
  • the adjacent distance between the convex portions was 250 nm
  • the convex portion height was 250 nm.
  • the fine concavo-convex structure mainly composed of an inorganic material that accurately reflects the fine concavo-convex shape of the resin mold is provided. Obtained. In particular, it was confirmed that a fine concavo-convex structure can be easily formed on a large area substrate of 250 mm ⁇ 500 mm.
  • the method using the described structure laminate of the present invention also requires a period of several months for production. You can see the high productivity. In the above embodiment, since a reel-like microstructure laminate is used, continuous production is possible and high productivity is obtained.
  • the fine concavo-convex structure is mainly composed of an inorganic material, it is excellent in environmental resistance, weather resistance, and long-term stability as compared with a fine concavo-convex structure mainly composed of a resin material.
  • a fine concavo-convex structure mainly composed of an inorganic material excellent in environmental resistance, weather resistance, and long-term stability can be produced in a large area with high productivity. It was done.
  • microstructure laminate (transfer laminate) is produced using the microstructures according to the first to fourth embodiments described above, and the performance of the produced laminate for transfer is evaluated. did.
  • a quartz glass roll was used as a substrate for the cylindrical mold, and a fine concavo-convex structure was formed on the outer peripheral surface of the quartz glass roll by a direct drawing lithography method using a semiconductor laser.
  • Durasurf HD-1101Z manufactured by Daikin Chemical Industries, Ltd.
  • Durasurf HD-ZV manufactured by Daikin Chemical Industries, Ltd.
  • a quartz glass roll having a fine hole structure with a pitch of 200 nm, a quartz glass roll having a fine hole structure with a pitch of 460 nm, and a quartz glass roll having a line and space structure with a pitch of 130 nm were produced as the fine concavo-convex structure.
  • resin molds A and B were produced using the produced three quartz glass rolls (hereinafter simply referred to as “cylindrical molds”).
  • OPTOOL DAC HP manufactured by Daikin Industries, Ltd.
  • M350 trimethylolpropane triacrylate
  • Irgacure 184 manufactured by Ciba
  • the OPTOOL DAC HP was added in an amount of 10 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of trimethylolpropane triacrylate.
  • the resin mold B was made using the same resin as that used for making the resin mold A.
  • a transfer material was applied to the easily adhesive surface of PET film A-4100 (Toyobo Co., Ltd .: width 300 mm, thickness 100 ⁇ m) by microgravure coating (manufactured by Yurai Seiki Co., Ltd.) so as to have a coating film thickness of 6 ⁇ m.
  • the PET film coated with the transfer material was pressed against the cylindrical mold with a nip roll (0.1 MPa).
  • a UV exposure apparatus H bulb, manufactured by Fusion UV Systems Japan Co., Ltd.
  • the integrated exposure amount under the center of the lamp is 600 mJ / cm 2 under conditions of 25 ° C. and 60% humidity in the atmosphere.
  • Es / Eb which is the ratio between the surface fluorine element concentration (Es) and the average fluorine element concentration (Eb) of the obtained resin mold A, was adjusted in the range of 40 to 80 depending on the charged amount of OPTOOL DAC HP. The above process was carried out using the three cylindrical molds produced, and three resin molds A were produced. The uneven structure and Es / Eb of the produced resin mold A are shown in Table 1 below.
  • a UV exposure apparatus H bulb, manufactured by Fusion UV Systems Japan Co., Ltd.
  • the integrated exposure amount under the center of the lamp was 600 mJ / cm 2 at a temperature of 25 ° C. and a humidity of 60%.
  • ultraviolet curing was performed, and photocuring was performed continuously to obtain a reel-shaped resin mold B (length: 200 m, width: 300 mm) having the same fine uneven structure as that of the cylindrical mold.
  • the ratio Es / Eb between the surface fluorine element concentration (Es) and the average fluorine element concentration (Eb) of the obtained resin mold B was adjusted between 35 and 75 depending on the charged amount of OPTOOL DAC HP.
  • the above steps were performed using three resin molds A, and three resin molds B were produced.
  • the uneven structure and Es / Eb of the produced resin mold B are shown in Table 2 below.
  • a transfer laminate was produced using the resin molds A and B produced by the above steps.
  • Table 3 below shows the concavo-convex structure and Es / Eb of the resin molds A and B used for the production of the transfer laminate. In the following examples, resin molds A and B shown in Table 3 below were used.
  • Example 13 ⁇ Preparation of transfer laminate> An inorganic layer containing a sol-gel material was formed on the resin molds A and B to produce a microstructure laminate (A). Next, after laminating the base material on the upper surface of the inorganic layer, the resin molds A and B were peeled off to produce a transfer laminate.
  • the sol-gel materials (A) to (F) shown in Table 4 below were used for the formation of the inorganic layer containing the sol-gel material.
  • the category indicates whether the raw material is only an inorganic material or a composite (hybrid) of an organic material and an inorganic material.
  • the condensation time is the time for precondensing the sol-gel material.
  • the precondensation is a partial polycondensation of the sol-gel material in advance, and was performed by evacuation under the condition of 80 degrees.
  • TTB is tetra (tert-butoxy) titanium (IV) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
  • DEDFS is diethoxydiphenylsilane (manufactured by Shin-Etsu Silicone, LS-5990).
  • TEOS is tetraethoxysilane (LS-2430, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
  • 3APTMS is 3-acryloxypropyltriethoxysilane (KBM-5103, manufactured by Shin-Etsu Silicone).
  • M211B is Aronix M211B (manufactured by Toagosei)
  • M101A is Aronix M101A (manufactured by Toagosei).
  • the sol-gel material was diluted with PGME (propylene glycol monomethyl ether). The dilution rate was adjusted so that the solid content film thickness after drying was 1 ⁇ m.
  • the diluted sol-gel material was applied on the fine concavo-convex structure of the resin molds A and B by microgravure coating. Next, the solvent was removed, and a sol-gel reaction was performed to gel, thereby preparing a microstructure layer (A). Gelation was performed in an environment of 25 ° C. and 50% humidity.
  • the inorganic layer of the fine structure laminate (A) was bonded onto a glass substrate of 500 mm ⁇ 1000 mm.
  • Lamination was performed with a laminator.
  • sol-gel materials (A) to (C) the laminate for transfer (1) is produced by leaving the resin molds A and B after standing for 12 hours in an environment of room temperature and 50% humidity. did.
  • the sol-gel materials (D) to (F) the resin molds A and B are irradiated with UV through the resin molds A and B and allowed to stand for 10 minutes in an environment of room temperature and 50% humidity. By peeling, a transfer laminate (1) was produced.
  • FIG. 13 shows a cross-sectional transmission electron microscope image (TEM image) of the transfer laminate produced using the sol-gel material (A).
  • TEM image transmission electron microscope image
  • the line-and-space structure has no distortion in the front-to-depth direction (line direction) of the paper surface and can be transferred to the edge portion with high accuracy without any defects.
  • Example 14 The microstructure laminate (B) was prepared in the same manner as in Example 13 except that the polycondensation of the sol-gel material was promoted by passing a dry atmosphere at 80 ° C. during coating of the sol-gel material to eliminate surface tackiness. Produced. A cover film made of polyethylene was put on the surface of the inorganic layer of the produced microstructure (2) and wound up.
  • the microstructure laminate (B) was unwound and the cover film was peeled off.
  • a sol-gel material similar to the sol-gel material contained in the sol-gel layer of the microstructure laminate (B) was coated on a glass substrate having a size of 500 mm ⁇ 1000 mm with a bar coater so as to have a film thickness of 1 ⁇ m.
  • the sol-gel material was gelled in an atmosphere of 80 ° C. and humidity 60%, and the gelled inorganic layer was bonded to the surface of the sol-gel layer of the microstructure laminate (B) with a laminator.
  • the resin mold was peeled from the fine structure laminate (B) to produce a transfer laminate (2-1).
  • the resin mold was peeled off after standing for 12 hours in an environment of room temperature and humidity of 50%.
  • the sol-gel materials (D) to (F) were used, the resin mold was peeled after UV irradiation was performed from the resin mold side and allowed to stand for 30 minutes.
  • a sol-gel material similar to the sol-gel material contained in the sol-gel layer of the microstructure laminate (B) was applied to 700 nm with a spin coater.
  • six sapphire substrates that were allowed to stand for 2 minutes in an environment of 25 ° C. and a humidity of 50% were arranged side by side and two by three.
  • the inorganic layer of the microstructure laminate (B) was bonded to the sol-gel layers of these six sapphire substrates. Subsequent operations were performed in the same manner as in the case of the glass substrate described above, to produce a transfer laminate (2-2).
  • Example 15 A first inorganic layer containing a sol-gel material was formed on the resin molds A and B to produce a microstructure laminate. Next, a second inorganic layer containing a sol-gel material was further formed on the first inorganic layer to produce a microstructure laminate (C). As the sol-gel material, those shown in Table 4 above were used. The first inorganic layer and the second inorganic layer were formed under the same conditions as in Example 13 except that a dry atmosphere at 80 ° C. was passed. Next, the produced microstructure laminate (C) was rolled up with a cover film made of polyethylene on the surface side of the inorganic layer.
  • the fine structure laminate (C) was unwound and the cover film was peeled off.
  • a sol-gel material was further applied on the inorganic layer of the microstructure laminate (C) so that the solid film thickness was 700 nm.
  • the applied sol-gel material was the same as the sol-gel material used when producing the microstructure laminate (C).
  • the surface of the newly coated inorganic layer was bonded onto a 500 mm ⁇ 1000 mm glass substrate.
  • the resin mold was peeled off in the same manner as in Example 14 to produce a transfer laminate (3-1).
  • a transfer laminate (3-2) was produced using a sapphire substrate in the same manner as in Example 14.
  • CM1 / CSi on the horizontal axis means the ratio between the molar concentration (CSi) of the metal alkoxide having the metal species Si and the molar concentration (CM1) of the metal alkoxide having the metal species Ti.
  • CSi molar concentration
  • CM1 molar concentration
  • CM1 molar concentration
  • CM1 molar concentration
  • concavo-convex structures having a pitch of 200 nm and a pitch of 460 nm were respectively produced.
  • ⁇ Preparation of transfer laminates (4-1) and (4-2)> An inorganic layer containing a sol-gel material was formed on a glass mold.
  • the sol-gel material those shown in Table 4 above were used.
  • a sol-gel material diluted with PGME was formed on the fine concavo-convex structure of the glass mold so as to have a film thickness of 1 ⁇ m by spin coating.
  • an inorganic layer was bonded to a 6-inch glass substrate.
  • the sol-gel materials (A) to (C) were allowed to stand for 12 hours in an environment of room temperature and 50% humidity, and then the glass mold was peeled off to produce a transfer laminate (4-1). Further, UV irradiation is performed from the glass mold side using the sol-gel materials (D) to (F), and after standing for 20 minutes, the glass mold is peeled off to produce a transfer laminate (4-2). did.
  • the present inventors investigated the relationship between the surface fluorine element concentration Es and the average fluorine element concentration Eb of the resin mold (resin layer) and the transfer performance. The contents examined by the inventors will be described below.
  • Example 17 ⁇ Production of glass mold> It produced similarly to the glass mold concerning the comparative example 1. This glass mold has a pitch of 460 nm, a depth of 460 nm, and an opening diameter of 430 nm. In the glass mold, since the average fluorine element concentration Eb asymptotically approaches 0, the Es / Eb value gradually approaches ⁇ (infinity).
  • ⁇ Production of resin mold B> A cylindrical mold having a hole-shaped fine concavo-convex structure on the outer peripheral surface was used on the surface of the cylindrical mold.
  • the fine uneven structure has a pitch of 460 nm, an opening diameter of 430 nm, and a depth of 460 nm.
  • a resin mold A was produced in the same manner as in Example 13, and resin molds B (1) to (12) were produced using the produced resin mold A as a mold.
  • OPTOOL DAC HP manufactured by Daikin Industries
  • trimethylolpropane triacrylate manufactured by Toagosei Co., Ltd., M350
  • Irgacure 184 Irgacure 369 was used in a weight part ratio of X: 100: 5.5: 2.0.
  • X was set to 0.5, 2, 5, 10, 15, 17.5, 20, 30.
  • Resin mold B was produced using resin mold A as a mold. Under the present circumstances, Es / Eb of the resin mold B produced was adjusted by adjusting the fluorine element density
  • Resin mold B was prepared in the same manner as in resin molds (1) to (8) except that a solution in which Irgacure 184 was mixed at a weight part of 2: 100: 5 was used as a transfer material resin.
  • OPTOOL DAC HP manufactured by Daikin Industries
  • trimethylolpropane triacrylate manufactured by Toagosei Co., Ltd. M350
  • Irgacure as a transfer material resin for producing resin mold A
  • UV-O 3 treatment was performed on the surface of the fine concavo-convex structure surface of the resin mold A.
  • a resin mold B was produced using the UV-O 3 treated resin mold A as a mold.
  • Y was set to 17.5 and 10 in the order of resin mold B (10) and (11). Under the present circumstances, Es / Eb of the resin mold B produced was adjusted by adjusting the fluorine element density
  • Transfer test was performed using the resin molds B (1) to (12) and a glass mold, respectively, under the following three conditions.
  • Transfer test 1 ... A transfer test was carried out in the same manner as in Comparative Example 1.
  • Transfer test 2 A transfer test was carried out in the same manner as in Comparative Example 2.
  • Transfer test 3 ... A transfer test was carried out in the same manner as in Comparative Example 3.
  • Table 8 The transcription test results are shown in Table 8 below.
  • Table 8 the evaluation was performed by a visual test when the resin mold B was peeled off and by observation of a fine structure using a scanning electron microscope. The case where the fine concavo-convex structure is transferred and formed over an area of 80% or more of the base material is marked as ⁇ , and the case where the fine concavo-convex structure is transferred over an area of 60% or more and less than 80% of the base material is indicated as ⁇ .
  • Example 18 A polarizing element, a diffraction grating base material, and a non-reflective base material were prepared using the microstructure laminates according to the first to fourth embodiments, and their performance was evaluated.
  • ⁇ Polarizing element> A cylindrical mold having a line and space structure with a pitch of 145 nm, a height of 150 nm, and a width of 65 nm on the surface was produced. Subsequently, a resin mold A was produced in the same manner as in Example 13. The resin mold A thus produced had an Es / Eb of 48.
  • a glass substrate of 300 mm ⁇ 500 mm was treated with Durasurf 2101Z and then washed with Durasurf HD-ZV.
  • TGA-MPA manufactured by Apollolink
  • the fine concavo-convex structure surface side of the fine structure laminate was formed on the surface of a glass substrate having a diameter of 4 inches subjected to UV-O 3 treatment by spin coating so as to have a film thickness of 700 nm. It was bonded onto MPA and cured for 24 hours in an atmosphere of room temperature and humidity of 50%. Thereafter, the resin mold A was peeled off to obtain a line and space structure made of a cured product of TGA-MPA on a glass substrate having a diameter of 4 inches.
  • a dielectric layer (silicon dioxide layer) was formed on the surface of the line and space structure on the glass substrate having a diameter of 4 inches by using a sputtering method.
  • the sputtering conditions were an Ar gas pressure of 0.2 Pa, a sputtering power of 770 W / cm 2 , a coating rate of 0.1 nm / s, and a film was formed such that the average dielectric thickness on the line and space structure was 3 nm.
  • a glass substrate having a smooth surface is inserted into the apparatus together with a 4 inch diameter glass base material having a line and space structure, and the dielectric thickness on the smooth glass substrate is determined as the dielectric. The average thickness was used.
  • Al aluminum
  • the deposition conditions for Al were normal temperature, a vacuum of 2.0 ⁇ 10 ⁇ 3 Pa, and a deposition rate of 40 nm / s.
  • a glass substrate with a smooth surface is also inserted into the apparatus, the Al thickness on the smooth glass substrate is taken as the Al average thickness, and the plane intersects perpendicularly to the extending direction of the convex part of the line and space structure
  • the angle formed between the direction perpendicular to the glass substrate surface and the vapor deposition source was defined as the vapor deposition angle ⁇ .
  • the deposition angle ⁇ was 20 °
  • the Al average thickness was 133 nm.
  • a polarization evaluation apparatus manufactured by JASCO Corporation, V7000 was used for measuring the degree of polarization and light transmittance. The measurement was performed under conditions of 23 ° C. and 65% RH. As a result, the degree of polarization was 99.90%, and the light transmittance was 42.5%.
  • the degree of polarization and light transmittance were calculated from the following formula (1).
  • Imax is parallel Nicol with respect to linearly polarized light
  • Imin is transmitted light intensity in a direct Nicol state.
  • the light transmittance T ( ⁇ ) indicates the light transmittance at the incident light angle ⁇ .
  • Formula (1) Polarization degree [(Imax ⁇ Imin) / (Imax + Imin)] ⁇ 100%
  • Non-reflective substrate> A cylindrical mold having a hole shape with a pitch of 200 nm, an opening diameter of 185 nm, and a height of 210 nm was produced. Resin mold B was produced in the same manner as in Example 13. Resin mold B having an Es / Eb of 49 was used.
  • a sol-gel material (C) was formed on the fine structure side of the resin mold B to obtain a fine structure laminate.
  • a polyethylene cover film was combined with this fine structure layered body, and a 200 m resin mold was wound up.
  • the wound microstructured laminate was unwound and cut into a width of 300 mm and a length of 1.5 m.
  • a sol-gel material (C) was applied on a 300 mm ⁇ 1 m glass substrate so as to have a film thickness of 700 nm, and was allowed to stand in an atmosphere of room temperature and humidity of 50% for 3 minutes to form an inorganic layer.
  • the sol-gel material (C) was applied on the glass substrate to form an inorganic layer.
  • the pitch was 200 nm and the height was 200 nm. Further, when the reflectance of the split fragments was measured, the average reflectance at a wavelength of 350 nm to 800 nm was 1% or less, and 0.1% at a wavelength of 350 nm, indicating that a nonreflective surface could be produced.
  • Example 19 (A) Mold production process A quartz glass roll was used as a substrate of a cylindrical mold. A fine concavo-convex structure was formed on the outer peripheral surface of the quartz glass roll by a direct drawing lithography method using a semiconductor laser. Next, Durasurf HD-1101Z (manufactured by Daikin Chemical Industry Co., Ltd.) is applied to the surface of the quartz glass roll on which the fine concavo-convex structure is formed, heated at 60 ° C. for 1 hour, and then allowed to stand at room temperature for 24 hours for immobilization. did. Thereafter, it was washed 3 times with Durasurf HD-ZV (manufactured by Daikin Chemical Industries, Ltd.) and subjected to a mold release treatment to produce a cylindrical mold.
  • Durasurf HD-ZV manufactured by Daikin Chemical Industries, Ltd.
  • the said photocurable resin was apply
  • the PET film coated with the photocurable resin was pressed against the outer peripheral surface of the cylindrical mold with a nip roll (0.1 MPa), and was continuously photocured by irradiation with ultraviolet rays.
  • the photocuring conditions were an atmospheric temperature, a temperature of 25 ° C., a humidity of 60%, and an integrated exposure amount of 600 mJ / cm 2 under the center of the lamp.
  • photocuring was continuously carried out using a UV exposure apparatus (H bulb, manufactured by Fusion UV Systems Japan).
  • a protective film (polyethylene film: thickness 20 ⁇ m) was laminated to protect the fine concavo-convex structure, and then continuously wound up to produce a reel-shaped resin mold.
  • (B) Inorganic layer forming step The protective film of the reel-shaped resin mold is wound up, and the film thickness is 3 ⁇ m on the fine uneven structure on the surface of the reel-shaped resin mold by gravure coating with a sol-gel material (TGA-FPA, manufactured by Apollolink). It applied so that it might become. Then, after drying on 80 degreeC and the conditions for 10 minutes, it cut
  • TGA-FPA sol-gel material
  • the microstructure was arbitrarily cut into 30 mm squares to obtain evaluation samples.
  • this spectrophotometer manufactured by Shimadzu Corporation, UV-2450 (large sample chamber: MPC-2200 installation model)
  • transmittance in an arbitrary wavelength region regular reflectance at an incident angle of 5 °
  • regular reflectance at an incident angle of 5 ° regular reflectance at an incident angle of 5 °
  • incidence The diffuse reflectance (including regular reflection) at an angle of 8 ° was measured.
  • Example 20 Mold production process A quartz glass roll was used as a substrate of a cylindrical mold. A fine concavo-convex structure was formed on the outer peripheral surface of the quartz glass roll by a direct drawing lithography method using a semiconductor laser. Durasurf HD-1101Z (manufactured by Daikin Chemical Industry Co., Ltd.) was applied to the surface of the quartz glass roll on which the fine concavo-convex structure was formed, heated at 60 ° C. for 1 hour, and then allowed to stand at room temperature for 24 hours to be fixed. Thereafter, it was washed three times with Durasurf HD-ZV (manufactured by Daikin Chemical Industries), and subjected to a mold release treatment to produce a cylindrical mold.
  • Durasurf HD-ZV manufactured by Daikin Chemical Industries
  • a photo-curing resin was applied to the surface of the base material (the easy-adhesion surface of the PET film) by microgravure coating (manufactured by Yasui Seiki Co., Ltd.) so that the coating film thickness was 6 ⁇ m.
  • a base material (PET film) coated with a photocurable resin was pressed against the cylindrical mold with a nip roll (0.1 MPa), and the temperature was 25 ° C., the humidity was 60%, and the center of the lamp.
  • Ultraviolet rays were irradiated using a UV exposure apparatus (H-bulb manufactured by Fusion UV Systems Japan) so that the integrated exposure amount was 600 mJ / cm 2, and photocuring was continuously performed.
  • a protective film (polyethylene film: thickness 20 ⁇ m) was laminated to protect the fine concavo-convex structure and continuously wound up to produce a reel-shaped resin mold.
  • (B) Inorganic layer forming step The protective film of the reel-shaped resin mold is wound up, and the sol-gel material (TGA-FPA, manufactured by Apollolink) is gravure coated so that the surface with the fine concavo-convex structure is 3 ⁇ m thick. It was applied to.
  • the sol-gel material TGA-FPA, manufactured by Apollolink
  • the obtained fine structure is arbitrarily cut into a 30 mm square, and a spectrophotometer (manufactured by Shimadzu Corporation, UV-2450 large sample chamber (MPC-2200 installation model)) is used as an evaluation sample. Transmittance, regular reflectance at an incident angle of 5 °, and diffuse reflectance (including regular reflection) at an incident angle of 8 ° were measured.
  • Example 21 Mold production process A quartz glass roll was used as a substrate of a cylindrical mold. A fine concavo-convex structure was formed on the surface of the quartz glass by a direct drawing lithography method using a semiconductor laser on the outer peripheral surface of the quartz glass roll. Durasurf HD-1101Z (manufactured by Daikin Chemical Industry Co., Ltd.) was applied to the surface of the quartz glass roll on which the fine concavo-convex structure was formed, heated at 60 ° C. for 1 hour, and then allowed to stand at room temperature for 24 hours to be fixed. Thereafter, it was washed three times with Durasurf HD-ZV (manufactured by Daikin Chemical Industries), and a mold release treatment was performed.
  • Durasurf HD-ZV manufactured by Daikin Chemical Industries
  • OPTOOL DAC HP manufactured by Daikin Industries
  • trimethylolpropane triacrylate Toagosei Co., Ltd.
  • M350 and Irgacure 184 (manufactured by Ciba) were mixed at a ratio of 10: 100: 5 by weight to prepare a photocurable resin.
  • This photocurable resin was applied to the surface of the base material (the easy-adhesion surface of the PET film) by microgravure coating (manufactured by Yasui Seiki Co., Ltd.) so as to have a coating film thickness of 6 ⁇ m.
  • a base material (PET film) coated with a photocurable resin was pressed against the cylindrical mold with a nip roll (0.1 MPa), and the temperature was 25 ° C., the humidity was 60%, and the center of the lamp.
  • Ultraviolet rays were irradiated using a UV exposure apparatus (H-bulb manufactured by Fusion UV Systems Japan) so that the integrated exposure amount was 600 mJ / cm 2, and photocuring was continuously performed.
  • a protective film (polyethylene film: thickness 20 ⁇ m) was laminated to protect the fine concavo-convex structure and continuously wound up to produce a reel-shaped resin mold.
  • the obtained soda plate glass on which the fine concavo-convex structure was formed was arbitrarily cut into 30 mm squares, and a spectrophotometer (manufactured by Shimadzu Corporation, UV-2450 large sample chamber (MPC-2200 installation model)) was used as an evaluation sample. Then, transmittance in an arbitrary wavelength region, regular reflectance at an incident angle of 5 °, and diffuse reflectance (including regular reflection) at an incident angle of 8 ° were measured.
  • Example 22 (A) Mold manufacturing process Quartz glass was used for the base material of the cylindrical mold, and a fine concavo-convex structure was formed on the quartz glass surface by a direct drawing lithography method using a semiconductor laser.
  • Durasurf HD-1101Z manufactured by Daikin Chemical Industry Co., Ltd.
  • Durasurf HD-ZV manufactured by Daikin Chemical Industries
  • PET film A4100 (manufactured by Toyobo Co., Ltd .: width 300 mm, thickness 100 ⁇ m) was used as the base material (transparent sheet), and NIAC702 (manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) was used as the photocurable resin.
  • This photocurable resin was applied to the surface of the base material (the easy-adhesion surface of the PET film) by microgravure coating (manufactured by Yasui Seiki Co., Ltd.) so as to have a coating film thickness of 6 ⁇ m.
  • a base material (PET film) coated with a photocurable resin is pressed against the cylindrical mold with a nip roll (0.1 MPa), and integrated in the air at a temperature of 25 ° C., a humidity of 60% and under the center of the lamp.
  • Ultraviolet rays were irradiated using a UV exposure apparatus (H-bulb manufactured by Fusion UV Systems Japan) so that the exposure amount was 600 mJ / cm 2, and photocuring was continuously performed.
  • a protective film (polyethylene film: thickness 20 ⁇ m) was laminated to protect the fine concavo-convex structure and continuously wound up to produce a reel-shaped resin mold.
  • Inorganic layer forming step A sol-gel material (TGA-FPA, manufactured by Apollolink) was applied by gravure coating to a film thickness of 3 ⁇ m on a cover film (polyethylene film: thickness 20 ⁇ m).
  • the soda plate glass on which the fine concavo-convex structure was formed was arbitrarily cut into 30 mm squares, and a spectrophotometer (UV-2450 large sample chamber (MPC-2200 installation model), manufactured by Shimadzu Corporation) was used as an evaluation sample. Then, transmittance in an arbitrary wavelength region, regular reflectance at an incident angle of 5 °, and diffuse reflectance (including regular reflection) at an incident angle of 8 ° were measured. The results are shown in Table 9 below.
  • the present invention has the effect of realizing a fine structure laminate that can form a fine concavo-convex structure excellent in environmental resistance, weather resistance, and long-term stability with a large area and high productivity. It is possible to achieve a large-area microstructure laminate that is excellent in environmental resistance, weather resistance, long-term stability, and productivity.
  • the present invention has the effect that the productivity is high and the area can be increased in the method for producing a fine structure having a fine concavo-convex structure on the surface and excellent environmental resistance, weather resistance and long-term stability.
  • it is useful for the production of microstructures used for solar cell members, illumination members such as organic EL and LEDs, and optical members of display devices such as organic EL displays and liquid crystal displays.

Abstract

 耐環境性、耐候性、長期安定性に優れた微細凹凸構造を、大面積、かつ高い生産性で形成することができる微細構造積層体及び当該微細構造積層体を用いた微細構造積層体の作製方法を提供すること、並びに生産性が高く、大面積化が可能となる微細構造体の製造方法を提供すること。本発明の微細構造積層体は、基材と、前記基材の一主面上に設けられ、表面に微細凹凸構造を有する樹脂層と、前記樹脂層の前記微細凹凸構造上に設けられ、前記樹脂層の前記微細凹凸構造に対応する形状の微細凹凸構造を有するゾルゲル材料を含む無機層と、を具備し、前記樹脂層の前記硬化物層側領域中のフッ素元素濃度(Es)が、前記樹脂層中の平均フッ素濃度(Eb)より高いことを特徴とする。

Description

微細構造積層体、微細構造積層体の作製方法及び微細構造体の製造方法
 本発明は、微細凹凸構造の形成に用いられる微細構造積層体、及び当該微細構造積層体を用いた微細構造積層体の作製方法に関する。
 従来、LSI製造における微細パターン加工技術として、フォトリソグラフィー技術が多く用いられてきた。しかし、フォトリソグラフィー技術では、露光に用いられる光の波長以下のパターンへの加工が困難という問題がある。他の微細パターン加工技術としては、電子線描画装置によるマスクパターン描画技術(EB法)がある。しかし、EB法では、電子線により直接マスクパターンを描画するため、描画パターンが多いほど描画時間が増加し、パターン形成までのスループットが大幅に低下するという問題がある。また、フォトリソグラフィー用露光装置におけるマスク位置の高精度制御や、EB法用露光装置における電子線描画装置の大型化などにより、これらの方法では、装置コストが高くなるという問題もあった。
 これらの問題点を解消し得る微細パターン(凹凸構造)加工技術として、ナノインプリント技術が知られている。ナノインプリント技術は、微細凹凸構造が形成されたモールドを被転写基板表面に形成されたレジスト膜に押圧することで、モールドに形成された微細凹凸構造を被転写基板表面に形成する技術である(特許文献1)。ナノインプリント技術において用いられるモールドは、電子線描画法などの方法で石英基板を加工することによって得られる。ナノインプリント技術においては、モールドを一度作製すれば、ナノレベルの微細構造を簡単に繰り返し成型できるため、高いスループットを実現することができる。さらに、フォトリソグラフィー用露光装置や、EB露光装置のような、高価な装置が不要であるため、経済的である。このような理由から、ナノインプリント技術は、様々な分野への応用が考えられている。
 また、このナノインプリント技術を利用して、耐環境性や耐候性にすぐれたガラスなどの無機基材表面に、無機材料からなる微細凹凸構造を形成する方法が提案されている(特許文献1)。特許文献1に記載の方法では、例えば、ガラスを軟化点付近まで加熱し、真空中において数百N/cm以上の圧力で金型を押圧することによりガラス表面に微細凹凸構造を形成している。しかし、このような方法においては、高温加圧条件に耐えうる金型と、加熱冷却過程を含めたインプリント工程が必要である。このため、大きな設備が必要になり、また、タクトタイムが長くなってしまうという問題が生じる。
 このため、基材上にセラミック微粒子スラリー層を形成し、モールドを押し当てて凹凸構造を転写した後に、モールドを分離する方法が提案されている(特許文献2、特許文献3)。しかしながら、この方法では、セラミック微粒子スラリーにモールドを押し付けて焼成するために、焼成後の表面には微粒子に由来する凹凸が多数形成されてしまう。このため、当該方法では、モールドの微細凹凸構造を正確に反映した微細凹凸構造を形成することが困難である。さらに、モールドとして、シリコンモールドのような剛体を使用する必要があるため、大面積への均一な転写性という点においても問題がある。
 また、微細凹凸構造を有する含フッ素重合体モールドの表面に無機性硬化生成物の層を形成した後、硬化前駆体の状態でモールドを分離し、その後、硬化前駆体を硬化させて微細凹凸構造を得る方法が提案されている(特許文献4)。しかしながら、この方法では、無機性硬化生成物とモールドとの離型性を高めるために、高価な含フッ素樹脂を大量に使う必要があり、経済性に劣るという問題がある。また、含フッ素重合体モールドへの微細凹凸構造の形成には、材料の性質上、熱転写を利用せざるを得ず、大面積への転写の際には大きな熱収縮が問題となる。さらに、無機性硬化生成物への転写はバッチ式になってしまい、生産効率の点でも劣る。
特表2006-504609号公報 特開2005-339884号公報 特開2010-52408号公報 特開2008-162190号公報
 このように、これまでの技術では、耐環境性、耐候性、長期安定性に優れた無機性微細構造体を、大面積、かつ高い生産性で提供することは困難であった。本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、耐環境性、耐候性、長期安定性に優れた微細凹凸構造を、大面積、かつ高い生産性で形成することができる微細構造積層体及び当該微細構造積層体を用いた微細構造積層体の作製方法を提供することを目的とする。また、生産性が高く、大面積化が可能となる微細構造体の製造方法を提供することを目的とする。
 本発明の微細構造積層体は、基材と、前記基材の一主面上に設けられ、表面に微細凹凸構造を有する樹脂層と、前記樹脂層の前記微細凹凸構造上に設けられ、前記樹脂層の前記微細凹凸構造に対応する形状の微細凹凸構造を有するゾルゲル材料を含む無機層と、を具備し、前記樹脂層の前記無機層側領域中のフッ素元素濃度(Es)が、前記樹脂層中の平均フッ素濃度(Eb)より高いことを特徴とする。
 本発明の微細構造積層体の作製方法は、上記微細構造積層体を使用する微細構造積層体の作製方法であって、前記無機層の微細凹凸構造とは反対側の面に、ゾルゲル材料を含む接着層を介して無機基板を配置し、加熱する工程と、前記樹脂層及び前記基材を除去する工程と、前記ゾルゲル材料を含む接着層を硬化させる工程と、を有することを特徴とする。
 本発明の微細構造積層体の製造方法は、無機材料層と、前記無機材料層上に積層され表面に微細凹凸構造を有するゾルゲル材料を含む無機層とを備えた微細構造体の製造方法であって、光透過性の基材と、前記基材上に設けられ表面に微細凹凸構造を有する光硬化性樹脂層とを備えたリール状樹脂モールドを作製するモールド作製工程と、前記リール状樹脂モールドの前記光硬化性樹脂層上にゾルゲル材料を塗布して前記無機層を形成する無機層形成工程と、前記無機層を予備硬化する予備硬化工程と、前記無機層上に前記無機材料層を設けて微細構造体用の積層体を形成する積層工程と、前記積層体を前記リール状樹脂モールドから剥離して前記無機層に前記微細凹凸構造を転写する転写工程と、剥離した前記積層体の前記無機層を完全に硬化させて微細構造体を得る完全硬化工程とを含むことを特徴とする。
 本発明によれば、耐環境性、耐候性、長期安定性に優れた微細凹凸構造を、大面積、かつ高い生産性で形成することができる微細構造積層体及び当該微細構造積層体を用いた微細構造積層体の作製方法を提供することを目的とする。また、生産性が高く、大面積化が可能となる微細構造体の製造方法を提供することを目的とする。
第1の態様に係る微細構造積層体の一例を示す断面模式図である。 第1の態様に係る微細構造積層体の凸部又は凹部の配列について示す平面模式図である。 第1の態様に係る微細構造積層体における硬化ゾルゲル材層と無機基板との界面に屈折率差が存在する様子を示す模式図である。 第1の態様に係る微細構造積層体における硬化ゾルゲル材層において屈折率がなだらかに変化している様子を示す模式図である。 第1の態様に係る微細構造積層体の他の例の断面構造を示す断面模式図である。 第1の態様に係る第1の微細構造積層体1の作製工程、及び第1の微細構造積層体1を使用した微細構造積層体の作製方法の概略を示す図である。 第1の態様に係る第1の微細構造積層体1の製造工程、及び第1の微細構造積層体1を使用した微細構造積層体の作製方法の概略を示す図である。 第2の態様の一実施の形態に係る微細構造体の製造方法の概略を示す図である。 第2の態様に係る微細構造体の製造方法におけるリール状樹脂モールド作製工程に用いられる製造装置の概略図である。 第2の態様に係る微細構造体の製造方法における無機層形成工程及び予備硬化工程に用いられる製造装置の概略図である。 第2の態様に係る微細構造体の製造工程の他の例を示す概略図である。 第2の態様に係る微細構造体の製造工程の別の例を示す概略図である。 実施例に係る微細構造体の転写積層体の断面透過型電子顕微鏡写真(TEM像)である。 ゾルゲル材料中のTiアルコキシドの含有率と屈折率との相関を示す図である。
 本発明者らは、ナノインプリント技術による微細凹凸構造の形成に際し、ゾルゲル材料を含む無機層の表面に凹凸構造を設けることを着想した。そして、本発明者らは、耐環境性、耐候性、長期安定性に優れる無機材料を主体とする微細凹凸構造を備えた微細構造積層体及び微細構造体を、大面積、かつ高い生産性で形成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
 ここで、本発明において、微細構造積層体及び微細構造体とは、ゾルゲル材料を含み表面に微細凹凸構造が設けられた無機層を有するものである。微細構造積層体とは、少なくとも一つの上記無機層と、この無機層に積層される他の層と、を備えたものである。また、微細構造体とは、例えば、表面に微細凹凸構造を有するモールドにより、ゾルゲル材料を含む無機層に微細凹凸構造が転写されたものである。以下、本発明の第1の態様及び第2の態様について、添付図面を参照して詳細に説明する。
<第1の態様>
 本発明者らは、樹脂層と、この樹脂層上に設けられ表面に微細凹凸構造を有する無機材料層とを備えた微細構造積層体において、ゾルゲル材料を含む無機層の表面に凹凸構造を設けることで、耐環境性、耐候性、及び長期安定性に優れ、大面積化が可能な微細構造積層体を実現できることを見出した。また、樹脂層において、無機層側の領域のフッ素元素濃度を高めることにより、樹脂層と無機層との分離を容易にして、微細構造積層体の生産性を高められることを見出し、本発明を完成させるに至った。
 すなわち、本発明の第1の態様の骨子は、基材と、基材の一主面上に設けられ、表面に微細凹凸構造を有する樹脂層と、樹脂層の前記微細凹凸構造上に設けられ、樹脂層の微細凹凸構造に対応する形状の微細凹凸構造を有するゾルゲル材料を含む無機層と、を具備し、樹脂層の無機層側領域中のフッ素元素濃度(Es)が、樹脂層中の平均フッ素濃度(Eb)より高い微細構造積層体である。
 この構成によれば、樹脂層とゾルゲル材料を含む無機層とを分離することで、耐環境性、耐候性、長期安定性に優れた無機材料を主体とする微細凹凸構造を形成することができる。また、当該無機層は、ゾルゲル法によって形成されるため、高い生産性で、大面積の微細凹凸構造を形成することができる。また、樹脂層の無機層側の領域においては、フッ素元素濃度が高められているため、樹脂層と無機層との分離が容易になり、微細凹凸構造の生産性を高めることができる。つまり、この構成を用いれば、耐環境性、耐候性、長期安定性に優れた微細凹凸構造を、大面積、かつ高い生産性で形成することができるようになる。
 以下、本発明の第1の態様について詳細に説明する。図1は、本発明の第1の態様に係る微細構造積層体1の平面構造及び断面構造を示す模式図である。図1Aは、本実施の形態に係る微細構造積層体1の断面構造の例を示している。図1Bは、本実施の形態に係る微細構造積層体1の平面構造の例を示している。また、図1Cは、微細構造積層体1の平面構造の別の例を示している。
 図1Aに示されるように、本実施の形態に係る微細構造積層体1は、基材11と、この基材11の一主面上に設けられた微細凹凸構造を有する樹脂層12と、樹脂層12上に設けられた無機層13と、を備える。無機層13の樹脂層12側表面には、樹脂層12の微細凹凸構造に対応した微細凹凸構造が形成されている。無機層13としては、詳細については後述するが、硬化ゾルゲル材層(ゾルゲル材料の硬化物層)、半硬化ゾルゲル材層、無機微粒子層又は無機材層のいずれかを含むものを用いることができる。無機層13として硬化ゾルゲル材層を使用する場合、無機層13の上側表面(樹脂層12とは反対側の表面)は平坦化されている。
 また、図1Bに示されるように、樹脂層12には、凸部に相当する領域(無機層13の凹部に相当する領域)12aが複数存在する。なお、微細構造積層体1の平面構造はこれに限定されない。例えば、図1Cに示されるように、樹脂層12の凸部の頂点(無機層13の凹部の底)12bが、互いに略平行に延在するような構成であっても良い。
 なお、図1Aでは、平板形状の微細構造積層体1が示されているが、本実施の形態に係る微細構造積層体1は、平板形状であることに限られない。例えば、円筒状に巻き取られた形状(以下、リール形状、ロール形状などと呼ぶことがある。)であっても良い。
[基材]
 基材11としては、光ナノインプリント用途に使用可能な各種基材を用いることができる。ここで、ナノインプリント、又はナノインプリントプロセスとは、数nmから数μmのサイズの微細凹凸構造を有するモールドを用い、モールドの微細凹凸構造をレジスト層に転写する技術をいうものとする。特に、光ナノインプリントとは、ナノインプリントの中でも、レジスト層の硬化に可視光やUV光などの活性エネルギー線を使用する技術をいうものとする。
 基材11として、例えば、石英、ガラス、金属、シリコン、セラミックなどの無機基材や、樹脂基材などを用いることができる。樹脂基材に用いられる材質としては、例えば、ポリビニルアルコール樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィン樹脂(COP)、架橋ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニル共重合体樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリ塩化ビニリデン共重合体樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂などの非晶性熱可塑性樹脂や、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂などの結晶性熱可塑性樹脂や、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系などの紫外線(UV)硬化性樹脂や熱硬化性樹脂などが挙げられる。また、基材11として、紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂と、ガラスなどの無機基材、上記熱可塑性樹脂、トリアセテート樹脂などを組み合わせた複合基材を用いても良い。
 基材11の形状は、特に限定されない。板状、ロール状、リール状などの各種形状の基材11を用いることができる。なお、ロールツーロール生産への適用を考慮すると、基材11の形状は、ロール状あるいはリール状であることが好ましい。
[樹脂層]
 樹脂層12の上側表面(基材11とは反対側の表面)には、微細凹凸構造が形成されている。当該微細凹凸構造は、無機層13の微細凹凸構造と対応関係にある。樹脂層12の微細凹凸構造の凸部は、無機層13の微細凹凸構造の凹部に相当し、樹脂層12の微細凹凸構造の凹部は、無機層13の微細凹凸構造の凸部に相当する。このような対応関係が得られるのは、無機層13が、樹脂層12に接するようにゾルゲル材層を形成した後、当該ゾルゲル材層を硬化させて得られるものだからである。このため、樹脂層12の微細凹凸構造と、無機層13の微細凹凸構造との間には、ほぼ完全な対応関係が存在する。ここでほぼ完全な対応関係とは、樹脂層12の微細凹凸構造の体積に対し、無機層13の微細凹凸構造の体積が、0%以上20%以下である範囲を指す。
 また、樹脂層12において、無機層13側領域のフッ素元素濃度(Es)は、樹脂層12を構成する樹脂中の平均フッ素濃度(Eb)より高くなっている。ここで、樹脂層12の無機層13側領域とは、例えば、樹脂層12の無機層13側表面から、基材11側に向かって、略1~10%厚み方向に侵入した部分、又は厚み方向に2nm~20nm侵入した部分を意味する。なお、樹脂層12の無機層13側領域のフッ素元素濃度(Es)は、XPS法により定量できる。XPS法のX線の浸入長は数nmと浅いため、Es値を定量する上で適している。他の解析手法として、透過型電子顕微鏡を使ったエネルギー分散型X線分光法(TEM-EDX)を用い、Es/Ebを算出することもできる。また、樹脂層12を構成する樹脂中の平均フッ素濃度(Eb)は、仕込み量から計算することができる。また、平均フッ素濃度(Eb)は、ガスクロマトグラフ質量分析計(GC/MS)で測定することができる。例えば、樹脂層12を物理的に剥離してガスクロマトグラフ質量分析にかけることで、平均フッ素元素濃度を同定することができる。
 なお、樹脂層12をを物理的に剥離した切片を、フラスコ燃焼法にて分解し、続いてイオンクロマトグラフ分析にかけることでも、樹脂層12を構成する樹脂中の平均フッ素元素濃度(Eb)を同定することができる。
 樹脂層12と無機層13との分離を容易に分離し、且つ、無機層13への微細凹凸構造の転写精度を高くするためには、樹脂層12と基材11の密着力を高く、且つ、樹脂層12と無機層13の密着力を低くすることが好ましい。
 樹脂層12の無機層13側領域のフッ素濃度を、樹脂層12の平均フッ素濃度より高くすることで、樹脂層12の無機層13側の界面の自由エネルギーは低くなる。そのため、樹脂層12と無機層13との離型性が向上する。また、基材11付近では、自由エネルギーが低くならないため、基材11と樹脂層12との接着性が向上し、結果として、樹脂層12と無機層13との離型性が向上すし、容易に転写精度高く、微細凹凸構造を具備した無機層13を得ることが可能となる。
 なお、十分な離型性を確保する観点から、無機層13側領域のフッ素元素濃度(Es)と樹脂層12を構成する樹脂中の平均フッ素濃度(Eb)との比は、下記式(1)を満たすことより好ましい。
  1<Es/Eb≦30000     (1)
 さらに、1<Es/Eb≦20000の範囲であれば、フッ素成分の使用量を低くするこが出来るためより好ましく、3≦Es/Eb≦10000の範囲がなお好ましい。また、離型が向上するため、5≦Es/Eb≦10000の範囲であることがより好ましく、10≦Es/Eb≦10000の範囲であることがなお好ましい。更に、フッ素の使用量を低くしつつ、表面に高いフッ素含有率領域を形成できるため、10≦Es/Eb≦8000の範囲がより好ましく、20≦Es/Eb≦8000の範囲であることが一層好ましい。20≦Es/Eb≦1000であれば、さらに転写精度が向上するため好ましい。20≦Es/Eb≦500の範囲であれば、さらに、樹脂層12と硬化ゾルゲル材層13との安定性が向上するため好ましい。また、20≦Es/Eb≦240であれば、樹脂層と基材との高い密着性、及び樹脂層と無機層との低い密着性を同時に実現することが可能であるため特に好ましい。
 本発明における樹脂層12に形成される微細凹凸構造は、円錐形状、角錐形状、若しくは楕円錘形状の凸部を複数含むピラー形状、又は円錐形状、角錐形状、若しくは楕円錘形状の凹部を複数含むホール形状であることが好ましい。ここで、「ピラー形状」とは、「柱状体(錐状態)が複数配置された形状」であり、「ホール形状」とは、「柱状(錐状)の穴が複数形成された形状」である。また、凹凸構造において、凸部同士の距離が1nm以上2000nm以下であり、凸部の高さが1nm以上5000nm以下であることが好ましい。このような形状では、可視光領域(400nm~780nm)、又は近赤外領域(700nm~1000nm)において、反射率を抑え透過率を上げることができるため好ましい。
 樹脂層12の材質は、微細凹凸構造を好適に実現できるものであれば特に限られないが、例えば、光重合性材料や熱可塑性樹脂などを用いることができる。
〈光重合性混合物〉
 樹脂層12の材料となる光重合性材料としては、光重合性混合物である、(メタ)アクリレート、フッ素含有(メタ)アクリレート、及び光重合開始剤の混合物を用いることが好ましい。ここで、(メタ)アクリレートはアクリレート又はメタアクリレートであることを意味する。また、上記光重合性混合物に、シランカップリング剤やシルセスキオキサンを添加してもよい。シランカップリング剤やシルセスキオキサンを添加することで、樹脂層12の耐久性が向上するためである。また、樹脂層12としては、光ナノインプリントにより形成された光重合性混合物の硬化物を含むことが好ましい。
 なお、光重合性混合物は、光増感剤を含んでいてもよい。光増感剤の具体例としては、例えば、n-ブチルアミン、ジ-n-ブチルアミン、トリ-n-ブチルホスフィン、アリルチオ尿素、s-ベンジスイソチウロニウム-p-トルエンスルフィネート、トリエチルアミン、ジエチルアミノエチルメタクリレート、トリエチレンテトラミン、4,4’-ビス(ジアルキルアミノ)ベンゾフェノン、N,N-ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル、N,N-ジメチルアミノ安息香酸イソアミルエステル、ペンチル-4-ジメチルアミノベンゾエート、トリエチルアミン、トリエタノールアミンなどのアミン類を挙げることができる。また、このような光増感剤を単独で、又は2種以上組み合わせて用いることができる。
 また、光重合性混合物は、(メタ)アクリレート100質量部に対して、フッ素含有(メタ)アクリレートが0.01質量部以上50質量部以下であれば離型性に優れるため好ましい。0.1質量部以上20質量部以下であれば離型性と基材への密着性を同時に実現できるためより好ましく、0.1質量部以上15質量部以下であるとより、なお好ましい。0.1質量部以上5質量部以下であればフッ素含有(メタ)アクリレートの分散性に優れるため好ましく、0.5質量部以上5質量部以下であれば、繰り返し転写に対する耐久性が向上するためより好ましい。また、光重合開始剤は、(メタ)アクリレート100質量部に対して、0.01質量部以上であれば重合性に優れ、10質量部以下であれば、硬化後の硬化後の未反応開始剤や分解物の樹脂表面へブリードアウトを低減でき、特に0.5質量部~5質量部であれば、硬化後の樹脂透過率に優れる。
 光重合性混合物が溶剤を含有する場合は、(メタ)アクリレート100質量部に対して、0.1質量部以上40質量部以下であれば、フッ素含有(メタ)アクリレートの分散性が向上するため好ましい。0.5質量部以上20質量部以下であれば、光重合性混合物の硬化性が良好なため好ましい。また、1質量部以上15質量部以下であれば、繰り返し転写性に優れるため、より好ましい。
〈(メタ)アクリレート〉
 光重合性混合物に用いられる(メタ)アクリレートは、重合性モノマーであれば特に制限はないが、アクリロイル基又はメタクリロイル基を有するモノマー、ビニル基を有するモノマー、アリル基を有するモノマーが好ましく、アクリロイル基又はメタクリロイル基を有するモノマーがより好ましい。また、重合性モノマーとしては、重合性基を複数具備した多官能性モノマーであることが好ましく、重合性基の数は、重合性に優れることから1~4の整数が好ましい。また、2種類以上の重合性モノマーを混合して用いる場合、重合性基の平均数は1~3が好ましい。単一モノマーを使用する場合は、重合反応後の架橋点を増やし、硬化物の物理的安定性(強度、耐熱性等)を得るため、重合性基の数が3以上のモノマーであることが好ましい。また、重合性基の数が1又は2であるモノマーの場合、重合性数の異なるモノマーと併用して使用することが好ましい。
 アクリロイル基又はメタクリロイル基を有するモノマーとしては、(メタ)アクリル酸、芳香族系の(メタ)アクリレート[フェノキシエチルアクリレート、ベンジルアクリレート等]、炭化水素系の(メタ)アクリレート[ステアリルアクリレート、ラウリルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート、アリルアクリレート、1,3-ブタンジオールジアクリレート、1,4-ブタンジオールジアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタアエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等]、エーテル性酸素原子を含む炭化水素系の(メタ)アクリレート[エトキシエチルアクリレート、メトキシエチルアクリレート、グリシジルアクリレート、テトラヒドロフルフリールアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ポリオキシエチレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート等]、官能基を含む炭化水素系の(メタ)アクリレート[2-ヒドロキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシプロピルアクリレート、4-ヒドロキシブチルビニルエーテル、N,N-ジエチルアミノエチルアクリレート、N,N-ジメチルアミノエチルアクリレート、N-ビニルピロリドン、ジメチルアミノエチルメタクリレート等]、シリコーン系のアクリレート等が挙げられる。また、EO変性グリセロールトリ(メタ)アクリレート、ECH変性グリセロールトリ(メタ)アクリレート、PO変性グリセロールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、EO変性リン酸トリアクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、PO変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、EO変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタ(メタ)アクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールエトキシテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル(メタ)アクリレート、ジメチロールジシクロペンタンジ(メタ)アクリレート、ジ(メタ)アクリル化イソシアヌレート、1,3-ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、EO変性1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ECH変性1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、アリロキシポリエチレングリコールアクリレート、1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、EO変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、PO変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、EO変性ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、ECH変性ヘキサヒドロフタル酸ジアクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、EO変性ネオペンチルグリコールジアクリレート、PO変性ネオペンチルグリコールジアクリレート、カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコール、ステアリン酸変性ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ECH変性プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ECH変性フタル酸ジ(メタ)アクリレート、ポリ(エチレングリコール-テトラメチレングリコール)ジ(メタ)アクリレート、ポリ(プロピレングリコール-テトラメチレングリコール)ジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、シリコーンジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエステル(ジ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコール変性トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリグリセロールジ(メタ)アクリレート、EO変性トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジビニルエチレン尿素、ジビニルプロピレン尿素、2-エチル-2-ブチルプロパンジオールアクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシルカルビトール(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2-メトキシエチル(メタ)アクリレート、3-メトキシブチル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、アクリル酸ダイマー、ベンジル(メタ)アクリレート、ブタンジオールモノ(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、セチル(メタ)アクリレート、EO変性クレゾール(メタ)アクリレート、エトキシ化フェニル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチル(メタ)アクリレート、イソミリスチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、メトキシトリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールベンゾエート(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、パラクミルフェノキシエチレングリコール(メタ)アクリレート、ECH変性フェノキシアクリレート、フェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシヘキサエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシテトラエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール-ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、EO変性コハク酸(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート、トリブロモフェニル(メタ)アクリレート、EO変性トリブロモフェニル(メタ)アクリレート、トリドデシル(メタ)アクリレート等が挙げられる。なお、EO変性とはエチレンオキシド変性をECH変性とはエピクロロヒドリン変性を、PO変性とはプロピレンオキシド変性を意味する。
 アリル基を有するモノマーとしては、p-イソプロペニルフェノール等が挙げられる。ビニル基を有するモノマーとしては、スチレン、α-メチルスチレン、アクリロニトリル、ビニルカルバゾール等が挙げられる。
〈フッ素含有(メタ)アクリレート〉
 光重合性混合物に用いられるフッ素含有(メタ)アクリレートとしては、フッ素を含有する(メタ)アクリレートであれば特に制限はないが、ポリフルオロアルキレン鎖、及び/又はペルフルオロ(ポリオキシアルキレン)鎖と、重合性基とを有することが好ましく、直鎖状ペルフルオロアルキレン基、又は炭素原子-炭素原子間にエーテル性酸素原子が挿入され且つトリフルオロメチル基を側鎖に有するペルフルオロオキシアルキレン基がさらに好ましい。また、トリフルオロメチル基を分子側鎖又は分子構造末端に有する直鎖状のポリフルオロアルキレン鎖、及び/又は直鎖状のペルフルオロ(ポリオキシアルキレン)鎖が特に好ましい。
 ポリフルオロアルキレン鎖は、炭素数2~炭素数24のポリフルオロアルキレン基が好ましい。また、ポリフルオロアルキレン基は、官能基を有していてもよい。
 ペルフルオロ(ポリオキシアルキレン)鎖は、(CFCFO)単位、(CFCF(CF)O)単位、(CFCFCFO)単位及び(CFO)単位からなる群から選ばれた少なくとも1種類以上のペルフルオロ(オキシアルキレン)単位から構成されることが好ましく、(CFCFO)単位、(CFCF(CF)O)単位、又は(CFCFCFO)単位から構成されることがより好ましい。ペルフルオロ(ポリオキシアルキレン)鎖は、含フッ素重合体の物性(耐熱性、耐酸性等)が優れることから、(CFCFO)単位から構成されることが特に好ましい。ペルフルオロ(オキシアルキレン)単位の数は、含フッ素重合体の離型性と硬度が高いことから、2~200の整数が好ましく、2~50の整数がより好ましい。
 重合性基としては、ビニル基、アリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、エポキシ基、ジオキタセン基、シアノ基又はイソシアネート基が好ましく、ビニル基、アクリロイル基又はメタクリロイル基がより好ましい。最も好ましくは、アクリロイル基又はメタクリロイル基である。
 重合性基の数は、重合性に優れることから1~4の整数が好ましく、1~3の整数がより好ましい。2種以上の化合物を用いる場合、重合性基の平均数は1~3が好ましい。
 フッ素含有(メタ)アクリレートは、官能基を有する場合には、フィルム基材との密着性に優れる。官能基としては、カルボキシル基、スルホン酸基、エステル結合を有する官能基、アミド結合を有する官能基、水酸基、アミノ基、シアノ基、ウレタン基、イソシアネート基、イソシアヌル酸誘導体を有する官能基等が挙げられる。特に、カルボキシル基、ウレタン基、イソシアヌル酸誘導体を有する官能基の少なくとも一つの官能基を含むことが好ましい。なお、イソシアヌル酸誘導体には、イソシアヌル酸骨格を有するもので、窒素原子に結合する少なくとも一つの水素原子が他の基で置換されている構造のものが包含される。
 フッ素含有(メタ)アクリレートの具体例としては、CH=CHCOO(CH(CF10F、CH=CHCOO(CH(CFF、CH2=CHCOO(CH(CFF、CH=C(CH)COO(CH(CF10F、CH=C(CH)COO(CH(CFF、CH=C(CH)COO(CH(CFF、CH=CHCOOCH(CFF、CH=C(CH)COOCH(CFF、CH=CHCOOCH(CFF、CH=C(CH)COOCH(CFF、CH=CHCOOCHCFCFH、CH=CHCOOCH(CFCFH、CH=CHCOOCH(CFCFH、CH=C(CH)COOCH(CFCF)H、CH=C(CH)COOCH(CFCFH、CH=C(CH)COOCH(CFCFH、CH=CHCOOCHCFOCFCFOCF、CH=CHCOOCHCFO(CFCFO)CF、CH=C(CH)COOCHCFOCFCFOCF、CH=C(CH)COOCHCFO(CFCFO)CF、CH=CHCOOCHCF(CF)OCFCF(CF)O(CFF、CH=CHCOOCHCF(CF)O(CFCF(CF)O)(CFF、CH=C(CH)COOCHCF(CF)OCFCF(CF)O(CFF、CH=C(CH)COOCHCF(CF)O(CFCF(CF)O)(CFF、CH=CFCOOCHCH(OH)CH(CFCF(CF、CH=CFCOOCHCH(CHOH)CH(CFCF(CF、CH=CFCOOCHCH(OH)CH(CF10F、CH=CFCOOCHCH(OH)CH(CF10F、CH=CHCOOCHCH(CFCFCHCHOCOCH=CH、CH=C(CH)COOCHCH(CFCFCHCHOCOC(CH)=CH、CH=CHCOOCHCyFCHOCOCH=CH、CH=C(CH)COOCHCyFCHOCOC(CH)=CH等のフルオロ(メタ)アクリレート(ただし、CyFはペルフルオロ(1,4-シクロへキシレン基))が挙げられる。また、CF=CFCFCF=CF、CF=CFOCFCF=CF、CF=CFOCFCFCF=CF、CF=CFOCF(CF)CFCF=CF、CF=CFOCFCF(CF)CF=CF、CF=CFOCFOCF=CF、CF=CFOCFCF(CF)OCFCF=CF、CF=CFCFC(OH)(CF)CHCH=CH、CF=CFCFC(OH)(CF)CH=CH、CF=CFCFC(CF)(OCHOCH)CHCH=CH、CF=CFCHC(C(CFOH)(CF)CHCH=CH等のフルオロジエンが挙げられる。
 また、フッ素含有(メタ)アクリレートは、下記一般式(1)で示されるフッ素含有ウレタン(メタ)アクリレートであると、基材への接着性と離型性を一層効果的に発現できるため、より好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
{式(1)中、R1は、下記一般式(2):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
(式(2)中、nは、1以上6以下整数である。)を表し、R2は、下記一般式(3):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
(式(3)中、R3は、H又はCHである。)を表す。}
 一般式(2)で表される基は、末端にパーフルオロポリエーテル構造単位を有しており、該パーフルオロポリエーテル単位において、nは、1以上6以下の整数である。更に、一般式(1)におけるR2は、一般式(3)で表されるアクリレート基を有している。ウレタン(メタ)アクリレートの市販品としては、例えば、ダイキン工業社製の「オプツールDAC」がある。
 なお、フッ素含有(メタ)アクリレートは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、耐摩耗性、耐傷付き、指紋付着防止、防汚性、レベリング性、撥水撥油性等の表面改質剤との併用もできる。市販されている表面改質剤の例としては、ネオス社製「フタージェント」(例えば、Mシリーズ:フタージェント251、フタージェント215M、フタージェント250、FTR1-245M、FTR1-290M;Sシリーズ:FTR1-207S、FTR1-211S、FTR1-220S、FTR1-230S;Fシリーズ:FTR1-209F、FTR1-213F、フタージェント222F、FTR1-233F、フタージェント245F;Gシリーズ:フタージェント208G、FTR1-218G、FTR1-230G、FTS-240G;オリゴマーシリーズ:フタージェント730FM、フタージェント730LM;フタージェントPシリーズ;フタージェント710FL;FTR1-710HL等)、DIC社製「メガファック」(例えば、F-114、F-410、F-493、F-494、F-443、F-444、F-445、F-470、F-471、F-474、F-475、F-477、F-479、F-480SF、F-482、F-483、F-489、F-172D、F-178K、F-178RM、MCF-350SF等)、ダイキン社製「オプツール(登録商標)」(例えば、DSR1、DAC、AES)、「エフトーン(登録商標)」(例えば、AT-100)、「ゼッフル(登録商標)」(例えば、GH-701)、「ユニダイン(登録商標)」、「ダイフリー(登録商標)」、「オプトエース(登録商標)」、住友スリーエム社製「ノベックEG2-1720」、フロロテクノロジー社製「フロロサーフ(登録商標)」等が挙げられる。
 また、フッ素含有(メタ)アクリレートは、分子量Mwが50~50000であることが好ましく、相溶性の観点から分子量Mwが50~5000であることが好ましく、分子量Mwが100~5000であることがより好ましい。相溶性の低い高分子量を使用する際は希釈溶剤を使用しても良い。希釈溶剤としては、単一溶剤の沸点が40℃~180℃の溶剤が好ましく、60℃~180℃がより好ましく、60℃~140℃がさらに好ましい。希釈剤は2種類以上を使用してもよい。溶剤を含有する場合は、(メタ)アクリレート100質量部に対して、0.1質量部以上40質量部以下であればフッ素含有(メタ)アクリレートの分散性が向上するため好ましい。0.5質量部以上20質量部以下であれば、光重合性混合物の硬化性が良好なため好ましい。1質量部以上15質量部以下であれば、繰り返し転写性に優れるため、より好ましい。
〈光重合開始剤〉
 光重合性混合物に用いられる光重合開始剤は、光によりラジカル反応又はイオン反応を引き起こすものであり、ラジカル反応を引き起こす光重合開始剤が好ましい。光重合開始剤としては、例えば、以下の光重合開始剤が挙げられる。
 アセトフェノン系の光重合開始剤としては、アセトフェノン、p-tert-ブチルトリクロロアセトフェノン、クロロアセトフェノン、2,2-ジエトキシアセトフェノン、ヒドロキシアセトフェノン、2,2-ジメトキシ-2’-フェニルアセトフェノン、2-アミノアセトフェノン、ジアルキルアミノアセトフェノン等が挙げられる。ベンゾイン系の光重合開始剤としては、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-2-メチルプロパン-1-オン、1-(4-イソプロピルフェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オン、ベンジルジメチルケタール等が挙げられる。ベンゾフェノン系の光重合開始剤としては、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、メチル-o-ベンゾイルベンゾエート、4-フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、ヒドロキシプロピルベンゾフェノン、アクリルベンゾフェノン、4,4’-ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、ペルフルオロベンゾフェノン等が挙げられる。チオキサントン系の光重合開始剤としては、チオキサントン、2-クロロチオキサントン、2-メチルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、ジメチルチオキサントン等が挙げられる。アントラキノン系の光重合開始剤としては、2-メチルアントラキノン、2-エチルアントラキノン、2-tert-ブチルアントラキノン、1-クロロアントラキノン、2-アミルアントラキノン等が挙げられる。ケタール系の光重合開始剤としては、アセトフェノンジメチルケタール、ベンジルジメチルケタール等が挙げられる。また、その他の光重合開始剤として、α-アシルオキシムエステル、ベンジル-(o-エトキシカルボニル)-α-モノオキシム、アシルホスフィンオキサイド、グリオキシエステル、3-ケトクマリン、2-エチルアンスラキノン、カンファーキノン、テトラメチルチウラムスルフィド、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルペルオキシド、ジアルキルペルオキシド、tert-ブチルペルオキシピバレート等を挙げることができる。フッ素原子を有する光重合開始剤としては、ペルフルオロtert-ブチルペルオキシド、ペルフルオロベンゾイルペルオキシド等を挙げることができる。また、これらの光重合開始剤を単独で、又は2種以上組み合わせて用いることができる。
 市販されている光重合開始剤の例としては、Ciba社製の「IRGACURE」(例えば、IRGACURE651、184、500、2959、127、754、907、369、379、379EG、819、1800、784、OXE01、OXE02)や「DAROCUR」(例えば、DAROCUR1173、MBF、TPO、4265)等が挙げられる。
 これら、光重合開始剤は、1種のみを単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。2種類以上を併用する場合は、フッ素含有(メタ)アクリレートの分散性と、微細凹凸構造表面及び内部の硬化性の観点から選択するとよい。例えば、αヒドロキシケトン系光重合開始剤とαアミノケトン系光重合開始剤を併用することが挙げられる。また、2種類併用する場合の組み合わせとしては、例えば、Ciba社製の「Irgacure」同士、「Irgacure」と「Darocure」の組み合わせとして、Darocure1173とIrgacure819、Irgacure379とIrgacure127、Irgacure819とIrgacure127、Irgacure250とIrgacure127、Irgacure184とIrgacure369、Irgacure184とIrgacure379EG、Irgacure184とIrgacure907、Irgacure127とIrgacure379EG、Irgacure819とIrgacure184、DarocureTPOとIrgacure184などが挙げられる。
〈シランカップリング剤〉
 光重合性混合物に用いられるシランカップリング剤は、カップリング反応を引き起こす基と加水分解性基を有する化合物である限り特に制限されない。シランカップリング剤の分子量としては、相溶性の観点から100~1500が好ましく、効果的にシロキサン結合を樹脂層12に導入すると共に、樹脂層12から樹脂の浸透を抑制し離型を向上させるという観点から100~600がより好ましい。
 シランカップリング剤が有するカップリング反応を引き起こす基としては、ビニル基、エポキシ基、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、アミノ基、ウレイド基、クロロプロピル基、メルカプト基、スルフィド基、イソシアネート基、アリル基、オキセタニル基等が好ましく、相溶性の観点からアリル基、ビニル期、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基がより好ましく、樹脂層12の物理的安定性の観点からアクリロキシ基又はメタクリロキシ基が最も好ましい。
 また、シランカップリング剤は、フッ素含有シランカップリング剤でもよい。フッ素含有シランカップリング剤としては、例えば、一般式(FC-(CF)a-(CH)b-Si(O-R4)(但し、aは1~11の整数であり、bは1~4の整数であり、R4は炭素数1~3のアルキル基である)で表される化合物であることができ、ポリフルオロアルキレン鎖及び/又はペルフルオロ(ポリオキシアルキレン)鎖を含んでいてもよい。直鎖状ペルフルオロアルキレン基、又は炭素原子-炭素原子間にエーテル性酸素原子が挿入され且つトリフルオロメチル基を側鎖に有するペルフルオロオキシアルキレン基がさらに好ましい。また、トリフルオロメチル基を分子側鎖又は分子構造末端に有する直鎖状のポリフルオロアルキレン鎖及び/又は直鎖状のペルフルオロ(ポリオキシアルキレン)鎖が特に好ましい。ポリフルオロアルキレン鎖は、炭素数2~炭素数24のポリフルオロアルキレン基が好ましい。また、ポリフルオロアルキレン基は、官能基を有していてもよい。ペルフルオロ(ポリオキシアルキレン)鎖は、(CFCFO)単位、(CFCF(CF)O)単位、(CFCFCFO)単位及び(CFO)単位からなる群から選ばれた少なくとも1種類以上のペルフルオロ(オキシアルキレン)単位から構成されることが好ましく、(CFCFO)単位、(CFCF(CF)O)単位、又は(CFCFCFO)単位から構成されることがより好ましい。ペルフルオロ(ポリオキシアルキレン)鎖は、含フッ素重合体の物性(耐熱性、耐酸性等)が優れることから、(CFCFO)単位から構成されることが特に好ましい。ペルフルオロ(オキシアルキレン)単位の数は、含フッ素重合体の離型性と硬度が高いことから、2~200の整数が好ましく、2~50の整数がより好ましい。
 また、シランカップリング剤は、光重合性基を有していても良い。光重合性基を有することにより、光硬化時に良好な硬化膜特性を得ることができる。光重合性基としては、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、ビニル基、エポキシ基、アリル基、オキセタニル基等が挙げられる。相溶性の観点からアクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、ビニル基が好ましく、樹脂層12の物理的安定性の観点からアクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、ビニル基がより好ましく、樹脂層12の離型向上の観点からアクリロキシ基、メタクリロキシ基がなお好ましい。
 シランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、p-スチリルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-トリエトキシシリル-N-(1,3-ジメチルーブチリデン)プロピルアミン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(ビニルベンジル)-2-アミノエチル-3-アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩、3-ウレイドプロピルトリエトキシシラン、3-クロロプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、3-イソシアネ―トプロピルトリエトキシシラン等、またトリエトキシ-1H,1H,2H,2H-トリデカフルオロ-オクチルシラン、ヘプタデカフルオロデシル-トリメトキシシラン、CF(CFCHCHSi(OC、CF(CFCHCHSiCH(OC、CF(CFCHCHSi(OC、CFCFCHCHSi(OC、CF(CFCHCHSi(OC、CF(CFCHCHSiCH(OC、CF(CFCHCHSiCH(OC、CF(CFCHCHSiCH(OC等のパーフルオロアルキルアルキレンアルコキシシラン化合物等が挙げられる。シランカップリング剤は、1種類のみを用いても良いし、2種類以上を用いても良い。また、シルセスキオキサンと併用してもよい。
〈シルセスキオキサン〉
 光重合性混合物に用いられるシルセスキオキサンは、組成式(R5SiO3/2)cで表されるポリシロキサンであれば特に限定されない。かご型、はしご型、ランダム等のいずれの構造を有するポリシロキサンであってもよい。中でも、かご型或いははしご型の構造を有するポリシロキサンがより好ましい。樹脂層12の物理的安定性が向上し、離型が良好になるため、かご型であると、さらに好ましい。また、組成式(R5SiO3/2)cにおいて、R5は、置換又は無置換のシロキシ基その他任意の置換基でよい。cは、8~12であることが好ましく、樹脂層12を得る際の重合性が良好になるため、8~10であることがより好ましい。樹脂層12からの樹脂の浸透を抑制し、離型を向上させる観点からcは8がなお好ましい。c個のR5は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
 また、シルセスキオキサンは、光重合性基を含んでいてもよい。光重合性基を含んでいると重合が良好に進行するため、良好な硬化膜特性を得ることができる。光重合性基としては、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、ビニル基、エポキシ基、アリル基、オキセタニル基等が挙げられる。中でも、良好な硬化膜特性が得られるため、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、ビニル基がより好ましい。また、樹脂層12からの樹脂の浸透を抑制でき、離型が向上することから、アクリロキシ基又はメタクリロキシ基がより好ましい。
 また、シルセスキオキサンは、フルオロシルセスキオキサンであってもよい。ここでいうフルオロシルセスキオキサンとは、組成式中のR5が独立して、フルオロアルキル、フルオロアリール或いはフルオロアリールアルキルの少なくとも一種類から構成され、これら置換基はc個のR5中少なくとも1つ以上あることを意味する。より離型が向上するため、直鎖状ペルフルオロアルキレン基、又は炭素原子-炭素原子間にエーテル性酸素原子が挿入され且つトリフルオロメチル基を側鎖に有するペルフルオロオキシアルキレン基がより好ましい。また、トリフルオロメチル基を分子側鎖又は分子構造末端に有する直鎖状のポリフルオロアルキレン鎖及び/又は直鎖状のペルフルオロ(ポリオキシアルキレン)鎖が特に好ましい。ポリフルオロアルキレン鎖は、炭素数2~炭素数24のポリフルオロアルキレン基が好ましい。また、ポリフルオロアルキレン基は、官能基を有していてもよい。ペルフルオロ(ポリオキシアルキレン)鎖は、(CFCFO)単位、(CFCF(CF)O)単位、(CFCFCFO)単位及び(CFO)単位からなる群から選ばれた少なくとも1種類以上のペルフルオロ(オキシアルキレン)単位から構成されることが好ましく、(CFCFO)単位、(CFCF(CF)O)単位、又は(CFCFCFO)単位から構成されることがより好ましい。ペルフルオロ(ポリオキシアルキレン)鎖は、含フッ素重合体の物性(耐熱性、耐酸性等)が優れることから、(CFCFO)単位から構成されることが特に好ましい。ペルフルオロ(オキシアルキレン)単位の数は、含フッ素重合体の離型性と硬度が高いことから、2~200の整数が好ましく、2~50の整数がより好ましい。
 更に、シルセスキオキサンは、1種類のみを用いても良いし、2種類以上を用いても良い。また、シランカップリング剤と併用してもよい。
 シルセスキオキサンとしては、例えば、ポリ水素化シルセスキオキサン、ポリメチルシルセスキオキサン、ポリエチルシルセスキオキサン、ポリプロピルシルセスキオキサン、ポリイイソプロピルシルセスキオキサン、ポリブチルシルセスキオキサン、ポリ-sec-ブチルシルセスキオキサン、ポリ-tert-ブチルシルセスキオキサン、ポリフェニルシルセスキオキサン、ポリナフチルシルセスキオキサン、ポリスチリルシルセスキオキサン及びポリアダマンチルシルセスキオキサンなどが挙げられる。また、これらのシルセスキオキサンに対してc個のR5のうち少なくとも一つを次に例示する置換基で置換してもよい。置換基としては、トリフルオロメチル、2,2,2-トリフルオロエチル、3,3,3-トリフルオロプロピル、2,2,3,3-テトラフルオロプロピル、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル、2,2,2-トリフルオロ-1-トリフルオロメチルエチル、2,2,3,4,4,4-ヘキサフルオロブチル、2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロペンチル、2,2,2-トリフルオロエチル、2,2,3,3-テトラフルオロプロピル、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル、2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロペンチル、3,3,3-トリフルオロプロピル、ノナフルオロ-1,1,2,2-テトラヒドロヘキシル、トリデカフルオロ-1,1,2,2-テトラヒドロオクチル、ヘプタデカフルオロ-1,1,2,2-テトラヒドロデシル、パーフルオロ-1H,1H,2H,2H-ドデシル、パーフルオロ-1H,1H,2H,2H-テトラデシル、3,3,4,4,5,5,6,6,6-ノナフルオロヘキシル等、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、ビニル基、エポキシ基、アリル基、オキセタニル基等が挙げられる。
〈熱可塑性樹脂〉
 樹脂層12の材料となる熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリロニトリル/スチレン系重合体、アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン系重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ(メタ)アクリレート、ポリアリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリイミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン/ペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)系共重合体、テトラフルオロエチレン/エチレン系共重合体、フッ化ビニリデン/テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、テトラフルオロエチレン/プロピレン系共重合体、ポリフルオロ(メタ)アクリレート系重合体、主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する含フッ素重合体、ポリフッ化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン/エチレン系共重合体、クロロトリフルオロエチレン/炭化水素系アルケニルエーテル系共重合体、テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、フッ化ビニリデン/ヘキサフルオロプロピレン系共重合体などを挙げることができる。
[無機層]
 無機層13としては、ゾルゲル材料の硬化体である硬化ゾルゲル材層、ゾルゲル材料の部分硬化体である半硬化ゾルゲル材層、ゾルゲル材料の硬化物に、さらに未硬化のゾルゲル材料を含ませた層である無機材層、及び無機微粒子、バインダーポリマー、及びゾルゲル材料の混合物を含む無機微粒子層を用いることが可能である。以下、無機層13について、第1の実施の形態~第4の実施の形態を参照して詳細に説明する。
(第1の実施の形態)
 第1の実施の形態においては、無機層13として、ゾルゲル材料の硬化体である硬化ゾルゲル材層(ゾルゲル材料の硬化物層)を用いる。ゾルゲル材料とは、熱や触媒の作用により、加水分解重縮合が進行し、硬化する化合物群である。例えば、金属アルコキシド(金属アルコラート)、金属キレート化合物、ハロゲン化金属、ハロゲン化シラン、液状ガラス、スピンオングラス、又はこれらの反応物であり、又はこれらに硬化を促進させる触媒を含ませたものである。これらは、要求される物性に応じて、単独で用いても良いし、複数種類を組み合わせて用いても良い。また、ゾルゲル材料に、シリコーンをはじめとするシロキサン材料や、反応抑制剤などを含ませても良い。また、ゾルゲル材料としては、未硬化のもののみでなく、部分硬化体を用いることもできる。ここで、ゾルゲル材料の部分硬化体とは、ゾルゲル材料の重合反応が部分的に進行し、未反応の官能基が残っているものをいう。当該部分硬化体に、さらに、熱、光などを加えると、未反応の官能基が縮合し、さらに硬化が進行する。
 金属アルコキシドとは、任意の金属種が、加水分解触媒などにより、水、有機溶剤と反応して得られる化合物群であり、任意の金属種と、ヒドロキシ基、メトキシ基、エトキシ基、プロピル基、イソプロピル基などの官能基とが結合した化合物群である。金属アルコキシドの金属種としては、シリコン、チタン、アルミニウム、ゲルマニウム、ボロン、ジルコニウム、タングステン、ナトリウム、カリウム、リチウム、マグネシウム、スズなどが挙げられる。
 例えば、金属種がシリコンの金属アルコキシドとしては、ジメチルジエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、p-スチリルトリエトキシシラン、メチルフェニルジエトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-ウレイドプロピルトリエトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリエトキシシラン、テトラエトキシシラン、トリエトキシシランなどや、これら化合物群のエトキシ基が、メトキシ基、プロピル基、イソプロピル基などに置き換わった化合物群などが挙げられる。また、ジフェニルシランジオールやジメチルシランジオール等も使用できる。これらは、要求される物性に応じて、単独で用いても良いし、複数種類を組み合わせて用いても良い。
 また、金属アルコキシドとしては、シルセスキオキサン化合物を用いることもできる。シルセスキオキサンとは、(RSiO3/2)nで表される化合物群の総称で、ケイ素原子一個に対し、一つの有機基と三つの酸素原子が結合した化合物である。具体的には、上述した光重合性混合物にて説明したシルセスキオキサンを使用することができる。
 ハロゲン化金属とは、上記金属アルコキシドにおいて、加水分解重縮合する官能基がハロゲン原子に置き換わった化合物群である。なお、金属種は適宜変更可能である。ハロゲン化金属において、金属種がシリコンである場合を特にハロゲン化シランと呼ぶ場合がある。
 金属キレート化合物としては、チタンジイソプロポキシビスアセチルアセトネート、チタンテトラキスアセチルアセトネート、チタンジブトキシビスオクチレングリコレート、ジルコニウムテトラキスアセチルアセトネート、ジルコニウムジブトキシビスアセチルアセトネート、アルミニウムトリスアセチルアセトネート、アルミニウムジブトキシモノアセチルアセトネート、亜鉛ビスアセチルアセトネート、インジウムトリスアセチルアセトネート、ポリチタンアセチルアセトネートなどが挙げられる。
 液状ガラスとしては、例えば、アポロリング社製のTGAシリーズなどを挙げることができ、要求される物性に応じて、その他ゾルゲル化合物を添加することができる。スピンオングラスとしては、例えば、東京応化社製OCDシリーズ、Honeywell社製のACCUGLASSシリーズなどを用いることができる。
 硬化を進行させる触媒としては、種々の酸、塩基を用いることができる。種々の酸には、塩酸、硫酸、硝酸などの無機酸だけでなく、各種カルボン酸、不飽和カルボン酸、酸無水物などの有機酸が含まれる。また、硬化が光硬化の場合には、樹脂層12において用いられるような光重合開始剤、光増感剤、光酸発生剤などを用いることができる。光重合開始剤及び光増感剤としては、樹脂層12に用いられるものを適用することができる。
 ゾルゲル材料には、溶媒を含有させて用いても良い。好適な溶媒としては、水、N,N-ジメチルホルムアミド、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、N-ビニル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホルアミド、ピリジン、シクロペンタノン、γ-ブチロラクトン、α-アセチル-γ-ブチロラクトン、テトラメチル尿素、1,3-ジメチル-2-イミダゾリノン、N-シクロヘキシル-2-ピロリドン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アニソール、酢酸メチル、酢酸エチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、モルホリン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、2-ブタノールなどが挙げられ、これらは単独又は2種以上の組合せで用いることができる。これらの中でも、ケトン系及びアルコール系の溶媒が好ましい。これらの溶媒は、硬化ゾルゲル材層の接着性、保存性、硬化性調整に応じて、適宜添加することができる。例えば、ゾルゲル材料1質量部に対して溶媒を0.01~1000質量部含有させることができる。なお、本発明はこれに限定されない。
 ゾルゲル材料に添加する反応抑制剤は、金属アルコキシドをキレート化できれば特に限定されないが、例えば、β-ジケトン化合物、β-ケトエステル化合物やアミン系キレート剤等が挙げられる。β-ジケトンとしては、例えば、アセチルアセトン、ベンゾイルアセトン、ジベンゾイルメタン、2,2,6,6-テトラメチル-3,5-ヘプタンジオン、ビニルアセチルアセトン等の炭素数5~13のβ-ジケトンが挙げられる。キレート剤とは、配位子分子内の複数の原子が金属イオンと結合し、金属キレート錯体を形成させる物質の総称である。上述のアミン系キレート剤は一般式;NR6R7R8(式中、R6、R7及びR8はそれぞれ独立して水素又は炭素原子数2~6、好ましくは2~3のヒドロキシアルキル基又はアルキル基である。ただし、R6、R7及びR8は同時に水素ではない。)で表される。具体的には、2-アミノエタノール、2,2'-イミノジエタノール、3-アミノプロパノール、4-アミノ1-ブタノール、N-アミノエチルエタトルアミン等を挙げることができる。
 ゾルゲル材料に添加するシロキサン材料は、ケイ素と酸素とを主骨格とする材料であれば特に限定されない。ゾルゲル材料にシロキサン材料を添加することで柔軟性を付与することができるため、ハンドリング時のクラックを抑制し、物理的耐久性を高めることができる。ゾルゲル材料に添加するシロキサン材料としては、特にシリコーン材料が好ましい。
 シリコーン材料としては、ジメチルクロロシランの重合体であるポリジメチルシロキサン(PDMS)に代表される常温で流動性を示す線状低重合度のシリコーンオイル、変性シリコーンオイル、高重合度の線状のPDMS、PDMSを中程度に架橋しゴム状弾性を示すようにしたシリコーンゴム、変性シリコーンゴム、樹脂状のシリコーン、PDMSと4官能のシロキサンからなる3次元網目構造を持つ樹脂であるシリコーン樹脂(又はDQレジン)等が挙げられる。なお、架橋剤として有機分子を用いる場合や、4官能のシロキサン(Qユニット)を用いる場合もある。
 変性シリコーンオイルは、ポリシロキサンの側鎖、及び/又は末端を変性したものであり、反応性シリコーンオイルと非反応性シリコーンオイルとに分けられる。反応性シリコーンオイルとしては、アミノ変性、エポキシ変性、カルボキシル変性、カルビノール変性、メタクリル変性、メルカプト変性、フェノール変性、片末端反応性、異種官能基変性等が挙げられる。非反応性シリコーンオイルとしては、ポリエーテル変性、メチルスチリル変性、アルキル変性、高級脂肪エステル変性、親水性特殊変性、高級アルコキシ変性、高級脂肪酸変性、フッ素変性等が挙げられる。一つのポリシロキサン分子に上述の変性を2つ以上施すこともできる。
 市販されている変性シリコーンオイルの例としては、GE東芝シリコーン社製TSF4421、XF42-334、XF42-B3629、XF4213-3161、東レ・ダウコーニング社製BY16-846、SF8416、SH203、SH230、SF8419、SF8422、信越化学工業社製KF-410、KF-412、KF-413、KF-414、KF-415、KF-351A、KF-4003、KF-4701、KF-4917、KF-7235B、X-22-2000、X-22-3710、X-22-7322、X-22-1877、X-22-2516、PAM-Eなどが挙げられる。
 なお、硬化ゾルゲル材層を構成するゾルゲル材料としては、硬化ゾルゲル材層の転写速度、転写精度の観点から、無機のセグメントと有機のセグメントとを含むハイブリッドであってもよい。ハイブリッドとしては、ゾルゲル材料中に、分子内部に光重合性基に代表される重合性基を有すゾルゲル材料(例えば、シランカップリング剤)を含ませることや、重合性基は具備しないが水素結合性の有機ポリマー(例えば、ポリビニルピロリドン)を含ませることや、光重合可能な樹脂を含ませることで実現できる。ハイブリッドとしては、例えば、金属アルコキシド、光重合性基を具備したシランカップリング材、ラジカル重合系樹脂などを混合したものを用いることができる。より転写精度を高めるために、これらにシリコーンを添加してもよい。また、シランカップリング剤を含む金属アルコキシドと、光重合性樹脂との混合比率は、転写精度の観点から、3:7~7:3の範囲が好ましい。より好ましくは、3.5:6.5~6.5:3.5の範囲である。ハイブリッドに使用する樹脂は、光重合可能であれば、ラジカル重合系でも、カチオン重合系でも特に限定されない。
 また、ハイブリッドによる硬化ゾルゲル材層の転写速度及び精度を向上させる観点から、変性シリコーンや反応性シリコーンを添加することもできる。
 変性シリコーンの市販品としては、具体的には、TSF4421(GE東芝シリコーン社製)、XF42-334(GE東芝シリコーン社製)、XF42-B3629(GE東芝シリコーン社製)、XF4213-3161(GE東芝シリコーン社製)、FZ-3720(東レ・ダウコーニング社製)、BY 16-839(東レ・ダウコーニング社製)、SF8411(東レ・ダウコーニング社製)、FZ-3736(東レ・ダウコーニング社製)、BY 16-876(東レ・ダウコーニング社製)、SF8421(東レ・ダウコーニング社製)、SF8416(東レ・ダウコーニング社製)、SH203(東レ・ダウコーニング社製)、SH230(東レ・ダウコーニング社製)、SH510(東レ・ダウコーニング社製)、SH550(東レ・ダウコーニング社製)、SH710(東レ・ダウコーニング社製)、SF8419(東レ・ダウコーニング社製)、SF8422(東レ・ダウコーニング社製)、BY16シリーズ(東レ・ダウコーニング社製)、FZ3785(東レ・ダウコーニング社製)、KF-410(信越化学工業社製)、KF-412(信越化学工業社製)、KF-413(信越化学工業社製)、KF-414(信越化学工業社製)、KF-415(信越化学工業社製)、KF-351A(信越化学工業社製)、KF-4003(信越化学工業社製)、KF-4701(信越化学工業社製)、KF-4917(信越化学工業社製)、KF-7235B(信越化学工業社製)、KR213(信越化学工業社製)、KR500(信越化学工業社製)、KF-9701(信越化学工業社製)、X21-5841(信越化学工業社製)、X-22-2000(信越化学工業社製)、X-22-3710(信越化学工業社製)、X-22-7322(信越化学工業社製)、X-22-1877(信越化学工業社製)、X-22-2516(信越化学工業社製)、PAM-E(信越化学工業社製)などが挙げられる。
 反応性シリコーンとしては、アミノ変性、エポキシ変性、カルボキシル変性、カルビノール変性、メタクリル変性、ビニル変性、メルカプト変性、フェノール変性、片末端反応性、異種官能基変性等が挙げられる。
 また、ビニル基、メタクリル基、アミノ基、エポキシ基又は脂環式エポキシ基のいずれかを含有するシリコーン化合物を含有することにより、光照射による硬化反応も同時に利用することが出来、転写精度及び速度が向上するため好ましい。特に、ビニル基、メタクリル基、エポキシ基又は脂環式エポキシ基のいずれかを含有するシリコーン化合物を含有することにより、前記効果をより発揮できるため好ましい。
 微細凹凸構造の転写精度という観点からは、ビニル基又はメタクリル基のいずれかを含有するシリコーン化合物を含有することが好ましい。また、ゾルゲル材層13を基材へ転写する際の、基材とゾルゲル材層と、の接着性という観点からは、エポキシ基又は脂環式エポキシ基のいずれかを含有するシリコーン化合物を含有することが好ましい。ビニル基、メタクリル基、アミノ基、エポキシ基又は脂環式エポキシ基のいずれかを含有するシリコーン化合物は、1種類のみを使用してもよく、複数を併用してもよい。
 光重合性基を持つシリコーンと、光重合性基を持たないシリコーンは、併用しても、単独で用いてもよい。
 ビニル基を含有するシリコーン化合物としては、例えば、KR-2020(信越シリコーン社製)、X-40-2667(信越シリコーン社製)、CY52-162(東レダウコーニング社製)、CY52-190(東レダウコーニング社製)、CY52-276(東レダウコーニング社製)、CY52-205(東レダウコーニング社製)、SE1885(東レダウコーニング社製)、SE1886(東レダウコーニング社製)、SR-7010(東レダウコーニング社製)、XE5844(GE東芝シリコーン社製)などが挙げられる。
 メタクリル基を含有するシリコーン化合物としては、例えば、X-22-164(信越シリコーン社製),X-22-164AS(信越シリコーン社製)、X-22-164A(信越シリコーン社製)、X-22-164B(信越シリコーン社製)、X-22-164C(信越シリコーン社製)、X-22-164E(信越シリコーン社製)などが挙げられる。
 アミノ基を含有するシリコーン化合物としては、例えば、PAM-E(信越シリコーン社製)、KF-8010(信越シリコーン社製)、X-22-161A(信越シリコーン社製)、X-22-161B(信越シリコーン社製)、KF-8012(信越シリコーン社製)、KF-8008(信越シリコーン社製)、X-22-1661-3(信越シリコーン社製)、TSF4700(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製)、TSF4701(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製)、TSF4702(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製)、TSF4703(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製)、TSF4704(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製)、TSF4705(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製)、TSF4706(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製)、TSF4707(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製)、TSF4708(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製)、TSF4709(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製)などが挙げられる。
 エポキシ基を含有するシリコーン化合物としては、例えば、X-22-163(信越シリコーン社製)、KF-105(信越シリコーン社製)、X-22-163A(信越シリコーン社製)、X-22-163B(信越シリコーン社製)、X-22-163C(信越シリコーン社製)、TSF-4730(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製)、YF3965(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製)などが挙げられる。
 脂環式エポキシ基を含有するシリコーンとしては、例えば、X-22-169AS(信越シリコーン社製)、X-22-169B(信越シリコーン社製)などが挙げられる。
 ハイブリッドによる、転写精度及び速度向上の観点から、上記変性シリコーンや反応性シリコーンの他に、公知一般の光重合性樹脂を使用することもできる。光重合可能なラジカル重合系の樹脂としては、上記に挙げた樹脂層12を構成する光重合可能なラジカル重合系の樹脂から、フッ素含有(メタ)アクリレートを除いたものを用いることが好ましい。
 また、無機層13としては、機能性微粒子を含んでもよい。これにより、屈折率の向上が容易になり、また導電性、光触媒能、光散乱性といった機能を付与できる。なお、無機層13に添加される機能性微粒子は、無機層13中において、上側表面(樹脂層12とは反対側の表面)から、下側表面(樹脂層12側の表面)に向けて徐々に減少する濃度勾配を有しているとより好ましい。このように、機能性微粒子に濃度勾配を持たせることで、無機層13の屈折率を、層内において徐々に変化させることができる。これにより、後に貼り合わせられる無機基板との界面において、無機層13と無機基板との屈折率差を低減し、界面での反射を抑制することができる。このように、無機層13の表面に微細凹凸構造を設けると共に、無機層13中において機能性微粒子に濃度勾配を持たせることで、反射率を低減し透過率を高めることができる。なお、同様に、誘電率、導電率、磁化率などが無機層13内で徐々に変化するように、機能性微粒子に濃度勾配を持たせても良い。
(第2の実施の形態)
 次に、第2の実施の形態について説明する。第2の実施の形態においては、無機層13として、ゾルゲル材料の硬化物に、さらに未硬化のゾルゲル材料を含ませた層である無機材層を用いる。このように、ゾルゲル材料の硬化物を用いることで、屈折率の制御が容易になる。また、ゾルゲル材料の硬化物に存在する空隙などにゾルゲル材料を加えて空隙を埋めることで、屈折率の向上や物理強度の向上といった効果を得ることができる。また、未硬化のゾルゲル材料が接着材として機能するため、無機材層を別の基板に貼り合わせることが可能になる。ゾルゲル材料の硬化物に、未硬化のゾルゲル材料を含ませる方法としては、硬化物をゾルゲル材料の溶液に含浸させる方法や、硬化物をゾルゲル材料の蒸気にさらす方法などがある。
 なお、未硬化のゾルゲル材料には、ゾルゲル材料の部分硬化体が含まれる。無機材層としては、未硬化のゾルゲル材料が、ゾルゲル材料の部分硬化体を含むことが好ましい。ゾルゲル材料の部分硬化体とは、ゾルゲル材料の重合反応が部分的に進行し、未反応の官能基が残っている状態である。当該部分硬化体に、さらに、熱、光などを加えると、未反応の官能基が縮合し、さらに硬化が進行する。このように、ゾルゲル材料の部分硬化体も接着材として機能するため、未硬化のゾルゲル材料に含めることができる。
 無機材層を構成するゾルゲル材料としては、上述した第1の実施の形態に係る硬化ゾルゲル材層を構成するゾルゲル材料と同様の材料を使用することができる。無機材層を構成するゾルゲル材料としては、無機材層の転写速度、転写精度の観点から、無機のセグメントと有機のセグメントを含むハイブリッドであってもよい。ハイブリッドとしては、第1の形態に係る硬化ゾルゲル材層と同様のものを用いることができる。また、無機材層としては、機能性微粒子を含むことが好ましい。これにより、屈折率の向上が容易になり、また導電性、光触媒能、光散乱性といった機能を付与できる。
 なお、無機材層に添加される機能性微粒子は、無機材層中において、上側表面(樹脂層12とは反対側の表面)から、下側表面(樹脂層12側の表面)に向けて徐々に減少する濃度勾配を有しているとより好ましい。このように、機能性微粒子に濃度勾配を持たせることで、無機材層の屈折率を、層内において徐々に変化させることができる。これにより、後に貼り合わせられる無機基板との界面において、無機材層と無機基板との屈折率差を低減し、界面での反射を抑制することができる。このように、無機材層の表面に微細凹凸構造を設けると共に、無機材層中において機能性微粒子に濃度勾配を持たせることで、反射率を低減し透過率を高めることができる。なお、同様に、誘電率、導電率、磁化率などが無機材層内で徐々に変化するように、機能性微粒子に濃度勾配を持たせても良い。
(第3の実施の形態)
 次に、第3の実施の形態について説明する。第3の実施の形態においては、無機層13として、無機微粒子、バインダーポリマー、及びゾルゲル材料の混合物を含む層である無機微粒子層を用いる。無機微粒子層は、無機微粒子、バインダーポリマー、及びゾルゲル材料の混合物を含む層である。無機微粒子をバインダーポリマーで固定し、ゾルゲル材料をその空隙に加えることで、ゾルゲル材料によって無機微粒子層の空隙を埋めることができるため、屈折率の向上や物理強度の向上といった効果を得ることができる。また、ゾルゲル材料が接着材として機能するため、無機微粒子層を別の基板に貼り合わせることが可能になる。
 無機微粒子層を構成するゾルゲル材料としては、上述した第1の実施の形態に係る硬化ゾルゲル材層を構成する材料と同様の材料を使用することができる。また、無機微粒子層を構成するゾルゲル材料としては、無機微粒子層の転写速度、転写精度の観点から、無機のセグメントと有機のセグメントを含むハイブリッドであってもよい。ハイブリッドとしては、第1の形態に係る硬化ゾルゲル材層と同様のものを用いることができる。
 無機微粒子層に用いられる無機微粒子としては、耐環境性、耐候性、長期安定性に優れる無機材料の微粒子であれば特に限られないが、例えば、チタン、亜鉛、タングステン、カドミウム、インジウム、ニオブ、マンガン、スズ、鉄、銀などの金属でなる金属微粒子や、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化カドミウム、酸化インジウム、酸化ニオブ、酸化マンガン、酸化鉄、酸化スズ、酸化銀スズなどの金属酸化物でなる微粒子や、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、フラーレンなどの炭素系の微粒子などを挙げることができる。微粒子の形状としては、球状、粒状、棒状、針状、中空状、ランダム形状等の各種形状を挙げることができる。微粒子の表面は、シランカップリング剤などによって表面修飾されていてもよい。微粒子径は、微細凹凸構造内部に微粒子を充填できるようにするために、微細凹凸構造の開口幅の0.8倍以下であることが好ましい。また、微粒子径が、微細凹凸構造の開口幅の0.5倍以下の場合には、微細凹凸構造内部に、より充填しやすくなるため好ましい。さらに好ましくは0.3倍以下である。ここで、微細凹凸構造の開口幅とは、微細凹凸構造の凸部(又は凹部)同士の隣接距離を示し、凸部頂点間距離(又は凹部底頂点間距離)で定義される。なお、無機微粒子の材質や形状、大きさなどの各種パラメータは、必要とされる物性や分散性などにあわせて適宜選択することができる。
 なお、無機微粒子層において無機微粒子の占める割合(体積%)は、他の要素(バインダーポリマー、及びゾルゲル材料)が占める割合(体積%)より高いことが望ましい。無機微粒子の割合を高めることで、無機微粒子による屈折率の制御が容易になるためである。具体的には、例えば、無機微粒子の占める割合は、10%~90%(体積%)であることが望ましい。また、無機微粒子による効果をより発揮させるため、20%~90%がより好ましく、バインダーポリマーへの分散性が良好になるため、20%~80%であることが、なお好ましい。
 無機微粒子層に用いられるバインダーポリマーは、無機微粒子をつなぎとめるバインダーとして機能する材料であれば特に限定されないが、例えば、上述の光重合性混合物の硬化物や未硬化物などを用いることができる。また、光重合性混合物からフッ素成分を除去したものを用いても良い。また、ポリビニルピロリドン(PVP)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、アクリル樹脂(PMMA)、ポリジメチルシロクサン(PDMS)、パラフィンワックス、シリコーンオイルなどに、光重合性混合物を混合した材料を用いても良い。
 無機微粒子層には、上記ゾルゲル材料の部分硬化体が含まれることが好ましい。ゾルゲル材料の部分硬化体とは、ゾルゲル材料の重合反応が部分的に進行し、未反応の官能基が残っている状態である。当該部分硬化体に、さらに、熱、光などを加えると、未反応の官能基が縮合し、さらに硬化が進行する。このため、微細構造積層体1の無機微粒子層を無機基板などの表面に貼合し、ゾルゲル材料の部分硬化体を硬化させることにより、無機材料を主体とする微細凹凸構造を無機基板上に形成することができる。このため、上述の微細構造積層体1を用いて、耐環境性、耐候性にすぐれた、微細凹凸構造を有する基板を提供することができる。なお、無機物主体とする微細凹凸構造を得るために、無機微粒子層における、バインダーポリマーの含有率は、1%~50%であることが望ましい。無機微粒子の固定化が良好になるため、5%~50%であることが好ましく、有機分を減少させ、耐候性を高めるためには、5%~30%であることがなお好ましい。
(第4の実施の形態)
 次に、第4の実施の形態について説明する。第4の実施の形態においては、無機層13として、ゾルゲル材料の部分硬化体である半硬化ゾルゲル材層を用いる。半硬化ゾルゲル材層には、ゾルゲル材料の部分硬化体が含まれる。ゾルゲル材料の部分硬化体とは、ゾルゲル材料の重合反応が部分的に進行することで、材料の粘度がゲル材料として形状保持できる程度まで増加した状態を指し、未反応の官能基が残っている状態である。当該部分硬化体に、さらに、熱、光などを加えると、未反応の官能基が縮合し、さらに硬化が進行する。このため、微細構造積層体1の半硬化ゾルゲル材層を無機基板などの表面に貼合し、半硬化ゾルゲル材層を硬化させることにより、無機物のみで、微細凹凸構造を有する基板を構成することができる。このため、上述の微細構造積層体1を用いて、耐環境性、耐候性にすぐれた、微細凹凸構造を有する基板を提供することができる。なお、微細構造積層体1は、無機基板などの表面に貼合されて使用されるため、半硬化ゾルゲル材層は、貼合できる程度の表面タッキング性を有する粘度状態であると好ましい。
 なお、半硬化ゾルゲル材層を構成するゾルゲル材料としては、上述した第1の実施の形態に係る硬化ゾルゲル材層を構成するゾルゲル材料と同様のものを使用することが出来る。また、半硬化ゾルゲル材層を構成するゾルゲル材料は、半硬化ゾルゲル材層の転写速度、転写精度の観点から、無機のセグメントと有機のセグメントを含むハイブリッドであってもよい。ハイブリッドとしては、第1の実施の形態に係る硬化ゾルゲル層と同様のものを用いることができる。
 また、半硬化ゾルゲル材層の部分硬化において、内部材料に硬化速度ムラを設けることで部分層分離を起こし、厚み方向の機能性を持たせることも好ましい。例えば、屈折率、誘電率、導電率、磁化率を厚み方向に徐々に変化させることで機能膜として使用することができる。
 なお、半硬化ゾルゲル材層に添加される機能性微粒子は、半硬化ゾルゲル材層中において、上側表面(樹脂層12とは反対側の表面)から、下側表面(樹脂層12側の表面)に向けて徐々に減少する濃度勾配を有しているとより好ましい。このように、機能性微粒子に濃度勾配を持たせることで、半硬化ゾルゲル材層の屈折率を、層内において徐々に変化させることができる。これにより、後に貼り合わせられる無機基板との界面において、半硬化ゾルゲル材層と無機基板との屈折率差を低減し、界面での反射を抑制することができる。このように、半硬化ゾルゲル材層の表面に微細凹凸構造を設けると共に、半硬化ゾルゲル材層中において機能性微粒子に濃度勾配を持たせることで、反射率を低減し透過率を高めることができる。なお、同様に、誘電率、導電率、磁化率などが半硬化ゾルゲル材層内で徐々に変化するように、機能性微粒子に濃度勾配を持たせても良い。
 以下、硬化ゾルゲル材層(ゾルゲル材料の硬化物層)、半硬化ゾルゲル材層、無機微粒子層又は無機材層をまとめて無機層13と表記する。無機層13と表記した説明は、硬化ゾルゲル材層(ゾルゲル材料の硬化物層)、半硬化ゾルゲル材層、無機微粒子層又は無機材層に共通の説明を意味し、硬化ゾルゲル材層(ゾルゲル材料の硬化物層)、半硬化ゾルゲル材層、無機微粒子層或いは無機材層のいずれかを用い表記した場合は、それぞれの説明を意味する。
 無機層13としては、金属アルコキシド、金属アルコキシドの硬化体、及び金属アルコキシドの部分硬化体の少なくとも1種を含有することが好ましい。これにより、無機層の剥離を容易にし、且つ、屈折率の制御が容易になる。
 無機層13として、硬化ゾルゲル材層、半硬化ゾルゲル材層、無機材層を用いる場合には、硬化物の屈折率制御、強度向上などの機能性付与のために機能性微粒子を含ませることができる。機能性微粒子としては、金属酸化物、金属微粒子、炭素系微粒子などが挙げられる。金属酸化物としては、シリカ、チタニア、ジルコニア、セリア、アルミナ、酸化亜鉛、酸化錫などが挙げられる。炭素系微粒子としては、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、フラーレンなどが挙げられる。微粒子の形状としては、球状、粒状、棒状、針状、中空状、ランダム形状などが挙げられる。微粒子表面は、シランカップリング剤などによって表面修飾されていてもよい。
 なお、無機層13は、無機基板に貼合され、光学素子などとして使用されることになる。そのため、用途にもよるが、無機層13の凸部同士の隣接距離(凸部の頂点同士の間隔)が小さく、凸部の高さ(凹部の底から凸部の頂点までの高さ)が大きいことが好ましい。ここで、凸部とは、微細凹凸構造の平均高さより高い部位をいい、凹部とは、微細凹凸構造の平均高さより低い部位をいうものとする。なお、微細凹凸構造の形状は、適用する波長に合わせて適宜設計することができる。また、無機基板は、無機層13の微細凹凸構造を有する面の反対側の面上に設けることが好ましい。
 また、無機層13の微細凹凸構造の凹凸配列は、図2に示されるように、面内において直交する第一方向及び第二方向に対し、第一方向にピッチPで凸部(又は凹部)が配列し、かつ、第二方向にピッチSで凸部(或いは凹部)が配列する。また、微細凹凸構造の配列は、第二方向に列をなす凸部(又は凹部)の第一方向の位相差αの規則性が低く、周期性と非周期性を併せ持つ配列であっても良い。ピッチP及びピッチSは、想定する用途に応じ、適宜設計することができる。なお、位相差αとは、隣り合う列(第一方向)において最も近接する凸部の中心を通る線分(第二方向)の距離をいう。より具体的には、例えば、図2に示されるように、第一方向に列をなす、第(N)列のある凸部(又は凹部)中心を通る第二方向の線分と、凸部(又は凹部)から最も近い距離にある、第(N+1)列のある凸部(又は凹部)の中心を通る第二方向の線分との距離を意味する。
 例えば、ディスプレイ用途など、可視光領域(400nm~780nm)において反射率を抑え透過率を上げたい場合、好ましい凸部同士の隣接距離は1nm以上300nm以下であり、より好ましくは1nm以上150nm以下である。このように、凸部同士の隣接距離が150nm以下であれば、可視光領域で回折光を生じることなく、反射率の角度依存性も抑制することができる。同様に、好ましい凸部の高さは1nm以上1000nm以下であり、より好ましくは100nm以上500nm以下である。凸部の高さは大きいことが好ましいが、隣接距離と高さの比であるアスペクト比が3以上になると、本発明の微細構造積層体を無機基板に転写する際に離型しにくくなる。このため、微細凹凸構造は、上記設計思想に基づき、アスペクト比が3未満となるように適宜設計することが好ましい。
 また、例えば、結晶系シリコン太陽電池の分光感度は近赤外領域(700nm~1000nm)にピークを持つため、該太陽電池用最表面部材においては、この波長領域で優れた透過率を有することが求められる。このように、近赤外領域において反射率を抑え透過率を上げたい場合、好ましい凸部同士の隣接距離は300nm以上2000nm以下であり、より好ましくは500nm以上1000nm以下である。また、好ましい凸部の高さは1nm以上5000nm以下であり、より好ましくは1000nm以上5000nm以下である。なお、この場合にも、微細凹凸構造は、アスペクト比が3未満となるように適宜設計することが好ましい。
 なお、無機層13として硬化ゾルゲル材層を用いる場合、無機基板に貼合され、光学素子などとして使用されるという硬化ゾルゲル材層の性質から、無機基板と硬化ゾルゲル材層との界面が問題となる。ここで、図3に示されるように、硬化ゾルゲル材層としての無機層13と無機基材14との界面に屈折率差が存在すると、その界面での光の反射が増大してしまう。そこで、図4に示されるように、無機層13に機能性微粒子を添加し、無機層13に機能性微粒子の濃度勾配を形成して無機層13内部の屈折率をなめらかに変化させることによって界面反射を抑制することが好ましい。特に、機能性微粒子による濃度勾配は、無機層13中において、上側表面(樹脂層12とは反対側の表面)から、下側表面(樹脂層12側の表面)に向けて徐々に減少、又は増大すると好ましく、減少するとより好ましい。また、無機層13と無機基材14との界面において、これらの屈折率が実質的に等しいとより好ましい。ここで、屈折率が実質的に等しいとは、界面における反射が光学的な用途として問題にならない程度の屈折率差を有する場合を含む。例えば、無機基材14の屈折率が1.45であるときに、光学的な用途として問題にならない0.1%以下の界面反射率を実現するためには、界面における無機層13の屈折率は、1.37~1.54である必要がある。このため、実質的に等しい屈折率としては、上述の範囲を含む。なお、これらの値は、必要とされる界面反射率により適宜調整されるものである。例えば、無機基材14の屈折率が1.45であり、0.05%以下の界面反射率が必要とされる場合は、界面における無機層13硬化ゾルゲル材層の屈折率は、1.39~1.51であれば良い。
 なお、同様に、誘電率、導電率、磁化率などが無機層13内で徐々に変化するように、機能性微粒子による濃度勾配を硬化ゾルゲル材層に形成しても良い。
 また、硬化ゾルゲル材層、半硬化ゾルゲル材層、無機材層には、レベリング性向上、硬化制御、屈折率制御、無機基板との密着性向上、膜厚制御などの改善目的で、ポリマーやバインダーなどの添加剤を含ませることができる。添加剤としては、他にも、消泡剤、分散剤、シランカップリング剤、厚膜化剤などを用いることができる。
 また、無機層13として、硬化ゾルゲル材層を用いる場合、硬化ゾルゲル材層の、表側(樹脂層12とは反対側)の面は平坦化された平坦面である。このように、硬化ゾルゲル材層の表面が平坦化されていることにより、後の無機基板などとの貼合を好適に行うことができる。また、形成される光学素子の光学特性を良好に保つことができる。なお、ここでいう平坦化とは、微細凹凸構造などの凹凸構造が形成されない程度に平らにされることを意味するに過ぎず、厳密な平坦面(平滑面)が形成されることまでは要求されない。
 平坦面の作製方法は特に限定されないが、例えば、フィルムやウェハ上にゾルゲル材料の希釈液を塗工し、溶剤を揮発させ、続いて樹脂層12の微細凹凸構造面と貼り合わせ、ゾルゲル材料を硬化させた後に、フィルムを剥離することで平坦面を得ることができる。
 ここで、上記フィルムとしては、例えば、ポリビニルアルコール樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィン樹脂(COP)、架橋ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニル共重合体樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリ塩化ビニリデン共重合体樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂などの非晶性熱可塑性樹脂や、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂などの結晶性熱可塑性樹脂や、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系などの紫外線(UV)硬化性樹脂や熱硬化性樹脂等によって構成されるフィルムが挙げられる。また、紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂と、ガラスなどの無機基材、熱可塑性樹脂、トリアセテート樹脂などとを組み合わせた複合材料から構成されるフィルムを用いても良い。また、上記フィルム基材上にAl、Au、Ag、Cu、Zn、Ce、Ti、Inなどの金属やこれらの合金、これらの酸化物、これらの化合物などを製膜したものを用いても良い。
 ウェハとしては、例えば、シリコンウェハ等が挙げられる。
 また、上記フィルム又はウェハと硬化ゾルゲル材層との間に、フィルム又はウェハと硬化ゾルゲル材層との密着力を減少させる離型層を設けても良い。離型層は、耐摩耗性、耐傷付き、指紋付着防止、防汚性、レベリング性、撥水撥油性などを目的とする表面改質剤を使用して形成することができる。表面改質剤としては、トリエトキシ-1H,1H,2H,2H-トリデカフルオロ-オクチルシラン、ヘプタデカフルオロデシル-トリメトキシシラン、CF(CFCHCHSi(OC、CF(CFCHCHSiCH(OC、CF(CFCHCHSi(OC、CFCFCHCHSi(OC、CF(CFCHCHSi(OC、CF(CFCHCHSiCH(OC、CF(CFCHCHSiCH(OCH7)、CF(CFCHCHSiCH(OC等のパーフルオロアルキルアルキレンアルコキシシラン化合物などを挙げることができる。また、市販されている表面改質剤の例としては、ネオス社製「フタージェント」(例えば、Mシリーズ:フタージェント251、フタージェント215M、フタージェント250、FTX-245M、FTX-290M;Sシリーズ:FTX-207S、FTX-211S、FTX-220S、FTX-230S;Fシリーズ:FTX-209F、FTX-213F、フタージェント222F、FTX-233F、フタージェント245F;Gシリーズ:フタージェント208G、FTX-218G、FTX-230G、FTS-240G;オリゴマーシリーズ:フタージェント730FM、フタージェント730LM;フタージェントPシリーズ;フタージェント710FL;FTX-710HL等)、DIC社製「メガファック」(例えば、F-114、F-410、F-493、F-494、F-443、F-444、F-445、F-470、F-471、F-474、F-475、F-477、F-479、F-480SF、F-482、F-483、F-489、F-172D、F-178K、F-178RM、MCF-350SF等)、ダイキン社製「オプツール(登録商標)」(例えば、DSX、DAC、AES)、「エフトーン(登録商標)」(例えば、AT-100)、「ゼッフル(登録商標)」(例えば、GH-701)、「ユニダイン(登録商標)」、「ダイフリー(登録商標)」、「オプトエース(登録商標)」、住友スリーエム社製「ノベックEG2-1720」、フロロテクノロジー社製「フロロサーフ」等を挙げることができる。
 なお、硬化ゾルゲル材層と、無機基板との貼合において、ゾルゲル材料やゾルゲル材料の部分硬化体などを接着材として用いても良い。
 図5は、図1とは異なる態様の微細構造積層体1について示す断面模式図である。図5Aに示される微細構造積層体1は、無機層13の樹脂層12とは反対側の面にフィルム(樹脂フィルム)15が設けられている。このようなフィルム15は、ロールツーロールプロセスにおいて、無機層13を保護するための保護フィルム(カバーフィルム)としての役割を果たす。無機層13に接するようにフィルム15が配置されることで、ゾルゲル材料が完全に硬化していない状態であっても、微細構造積層体1の巻き取りの際の硬化無機層13の他の部材への接着を防止し、無機層13の変形を防止することができるのである。ここで、フィルム15は、後の工程において剥離されるものであるから、容易に剥離可能であることが望ましい。少なくとも、無機層13と樹脂層12との接着力と比較して、無機層13とフィルム15との接着力が弱いことが必要である。
 ここで、フィルム15としては、例えば、ポリビニルアルコール樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィン樹脂(COP)、架橋ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニル共重合体樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリ塩化ビニリデン共重合体樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂などの非晶性熱可塑性樹脂や、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂などの結晶性熱可塑性樹脂や、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系などの紫外線(UV)硬化性樹脂や熱硬化性樹脂等によって構成されるフィルムが挙げられる。また、紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂と、ガラスなどの無機基材、熱可塑性樹脂、トリアセテート樹脂などとを組み合わせた複合材料から構成されるフィルムを用いても良い。また、上記フィルム基材上にAl、Au、Ag、Cu、Zn、Ce、Ti、Inなどの金属やこれらの合金、これらの酸化物、これらの化合物などを製膜したものを用いても良い。
 フィルム15と無機層13との間に、フィルム15と無機層13との密着力を減少させる離型層を設けても良い。離型層は、耐摩耗性、耐傷付き、指紋付着防止、防汚性、レベリング性、撥水撥油性などを目的とする表面改質剤を使用して形成することができる。表面改質剤としては、トリエトキシ-1H,1H,2H,2H-トリデカフルオロ-オクチルシラン、ヘプタデカフルオロデシル-トリメトキシシラン、CF(CFCHCHSi(OC、CF(CFCHCHSiCH(OC、CF(CFCHCHSi(OC、CFCFCHCHSi(OC、CF(CFCHCHSi(OC、CF(CFCHCHSiCH(OC、CF(CFCHCHSiCH(OC、CF(CFCHCHSiCH(OC等のパーフルオロアルキルアルキレンアルコキシシラン化合物などを挙げることができる。また、市販されている表面改質剤の例としては、ネオス社製「フタージェント」(例えば、Mシリーズ:フタージェント251、フタージェント215M、フタージェント250、FTX-245M、FTX-290M;Sシリーズ:FTX-207S、FTX-211S、FTX-220S、FTX-230S;Fシリーズ:FTX-209F、FTX-213F、フタージェント222F、FTX-233F、フタージェント245F;Gシリーズ:フタージェント208G、FTX-218G、FTX-230G、FTS-240G;オリゴマーシリーズ:フタージェント730FM、フタージェント730LM;フタージェントPシリーズ;フタージェント710FL;FTX-710HL、等)、DIC社製「メガファック」(例えば、F-114、F-410、F-493、F-494、F-443、F-444、F-445、F-470、F-471、F-474、F-475、F-477、F-479、F-480SF、F-482、F-483、F-489、F-172D、F-178K、F-178RM、MCF-350SF、等)、ダイキン社製「オプツール(登録商標)」(例えば、DSX、DAC、AES)、「エフトーン(登録商標)」(例えば、AT-100)、「ゼッフル(登録商標)」(例えば、GH-701)、「ユニダイン(登録商標)」、「ダイフリー(登録商標)」、「オプトエース(登録商標)」、住友スリーエム社製「ノベックEG2-1720」、フロロテクノロジー社製「フロロサーフ」、等を挙げることができる。
 図5Bに示される微細構造積層体1は、基材11の裏面側(樹脂層12とは反対側)の端部(淵)に、二つの長尺フィルム16(バンク、スペーサ)が離間して配置されている。ここで、二つの長尺フィルム16は、長手方向が略平行となるように紙面奥行き方向に配置されている。このような長尺フィルム16は、上記フィルム15と同様に、ロールツーロールプロセスにおいて、無機層13を保護するためのスペーサとしての役割を果たす。二つの長尺フィルム16によって、微細構造積層体1の巻き取りの際の無機層13の他の部材への接着を防止し、無機層13の変形を防止することができるためである。なお、長尺フィルム16の厚みは、無機層13よりも大きいことが望ましい。長尺フィルム16の数は二以上であっても良い。その他、長尺フィルム16の詳細は、フィルム15と同様である。
 図5Cに示される微細構造積層体1は、樹脂層12の表面側(基材11とは反対側)の端部(淵)に、二つの長尺フィルム17(バンク、スペーサ)が離間して配置されている。ここで、二つの長尺フィルム17は、長手方向が略平行となるように紙面奥行き方向に配置されている。また、二つの長尺フィルム17は樹脂層12上において樹脂層12の端に相当する領域に配置され、樹脂層12上の二つの長尺フィルム17に挟まれる領域には、無機層13が配置されている。このような長尺フィルム17も、ロールツーロールプロセスにおいて、無機層13を保護するためのスペーサとしての役割を果たす。二つの長尺フィルム17によって、微細構造積層体1の巻き取りの際の無機層13の他の部材への接着を防止し、無機層13の変形を防止することができるためである。なお、長尺フィルム17の厚みは、無機層13よりも大きいことが望ましい。長尺フィルム17の数は二以上であっても良い。その他、長尺フィルム17の詳細は、フィルム15と同様である。
 なお、上記二つの長尺フィルム17は、硬化ゾルゲル材層の表面側(基材11とは反対側)の端部(淵)に配置されても良い。この場合、二つの長尺フィルム17は、その長手方向が互いに略平行となるように配置されることが好ましい。また、上述した例においては、二以上の長尺フィルム17を配置することもできる。また、無機層13として硬化ゾルゲル材層を使用する場合、平坦化された無機層13の表面上に、厚みが無機層13よりも大きい二以上の長尺フィルム17を設けてもよい。この場合、二以上の長尺フィルム17は、その長手方向が互いに略平行となるように配置する。
 次に、本発明の第1の態様に係る微細構造積層体1を使用した微細構造積層体の作製方法について説明する。なお、以下の説明においては、上記実施の形態に係る微細構造積層体を第1の微細構造積層体1とし、第1の微細構造積層体1によって作製されたものは第2の微細構造積層体~第15の微細構造積層体とする。
 図6は、第1の実施の形態~第3の実施の形態に係る第1の微細構造積層体1の作製工程、及び第1の微細構造積層体1を使用した微細構造積層体の作製方法の概略を示す図である。なお、ここでは、図1、及び図5Aに示される微細構造積層体1の製造工程等について示すが、本発明はこれに限られない。
 まず、第1の実施の形態に係る微細構造積層体を使用する場合について説明する。図6Aに示されるように、微細凹凸構造を有する樹脂層が基材上に設けられた樹脂モールド21上に、ゾルゲル材層22を塗布形成し、ゾルゲル材層22を乾燥、硬化させて第1の微細構造積層体1を作製する。そして、図6Bに示されるように、第1の微細構造積層体1の無機層13(以下、「第1無機層」という)としての硬化ゾルゲル材層にフィルム15を貼り合わせ、第1の微細構造積層体1をリール状に巻き取る。なお、第1の微細構造積層体1は、フィルム15上にゾルゲル材層22を塗布形成した後、樹脂モールド21と貼り合わせて光照射を行い、続いて、第1の微細構造積層体1をリール状に巻き取った後、40℃~120℃の温度下で20分~60分程度養生し、得ることもできる。ここで、樹脂層(樹脂モールド21)の微細凹凸構造表面側の領域は、他の領域と比較してフッ素元素濃度が高められている。また、第1の微細構造積層体1にはフィルム15が貼り合わせられているが、フィルム15は用いなくとも良い。また、ゾルゲル材層22の乾燥、硬化の条件は、例えば、60℃~105℃で1分~30分程度とすることができる。
 次に、図6C及び図6Dに示されるように、第1の微細構造積層体1からフィルム15を剥離して、図6Eに示されるように、ガラスなどの無機材料でなる基板23に、未硬化ゾルゲル材層から成る接着層を介し、硬化ゾルゲル材層を貼り合わせ、光照射後、硬化ゾルゲル材層を熱処理する。当該熱処理の条件は、例えば、窒素雰囲気下において、60℃~120℃で10分~60分程度とすることができる。また、基板23と硬化ゾルゲル材層との貼り合わせには、ゾルゲル材料やゾルゲル材料の部分硬化体などを接着材として用いても良い。なお、樹脂モールド21の微細凹凸構造上に直接ゾルゲル材料を塗工し、乾燥、硬化させてもよい。
 その後、図6Fに示されるように、基板23を含む積層体を、トルエンなどに浸漬させ、樹脂モールド21と硬化ゾルゲル材層との界面において樹脂モールド21を分離して、基板23と硬化ゾルゲル材層との積層体を得る。そして、図6Gに示されるように、硬化ゾルゲル材層を熱処理して無機層24(硬化ゾルゲル材層)を得ることにより第2の微細構造積層体を作製する。当該熱処理の条件は、例えば、窒素雰囲気下において、300℃で1時間程度とすることができる。
 なお、上述した製造工程においては、基板23を含む積層体に対し、熱処理や樹脂モールド越しに紫外線照射を行い、その後、樹脂モールド21を剥離することでも、基板23と硬化ゾルゲル材層との積層体を得ることができる。そして、図6Gに示されるように、硬化ゾルゲル材層を熱処理して無機層24(硬化ゾルゲル材層)を得る。当該熱処理の条件は、例えば、窒素雰囲気下において、300℃で1時間程度とすることができる。
 また、上述した製造工程においては、第2微細構造積層体の第1無機層13の微細凹凸構造表面に、高濃度フッ素層を形成する工程を設けてもよい。これにより、第1無機層13表面のエネルギーが低下し、撥水性や防汚性が付与された第3の微細構造積層体を得ることできる。なお、高濃度フッ素層としては、上記効果を得る観点から、第三の微細構造積層体の微細凹凸構造面に対する水の接触角が、90度より大きいことが好ましい。撥水性能や防汚性能をより発揮する観点から、105度以上がより好ましく、130度以上が好ましい。最も好ましくは、140度以上である。また、超撥水性表面を得るという観点からは、150度以上であることが好ましい。
 また、上述した製造工程においては、第2の微細構造積層体の第1無機層13の微細凹凸構造上又は第3の微細構造積層体の高濃度フッ素層上に、半硬化ゾルゲル材層を形成する工程を設けてもよい。これにより第4の微細構造積層体を得ることができる。また、第4の微細構造積層体の半硬化ゾルゲル材層の微細凹凸構造とは反対側の面に無機基板を配置してから、半硬化ゾルゲル層を予備硬化する。そして、予備硬化された半硬化ゾルゲル材層を第1無機層13との界面から剥離してから、半硬化ゾルゲル材層を硬化することにより第5の微細構造積層体を製造することができる。
 さらに、上述した製造工程においては、第2の微細構造積層体の第1無機層13の微細凹凸構造上又は第3の微細構造積層体の高濃度フッ素層上に、ゾルゲル材料を含む別の無機層(以下、「第2無機層」という)を形成する工程を設けてもよい。これにより、第6の微細構造積層体を製造することができる。また、第6の微細構造積層体の第2無機層の微細凹凸構造とは反対側の面に、ゾルゲル材料を含む接着層を介して無機基板を配置してから加熱し、第2無機層を第1無機層13との界面において剥離する。そして、ゾルゲル材料を含む接着層を硬化させることにより、第7の微細構造積層体を製造することができる。
 また、上述した製造工程においては、第2の微細構造積層体の第1無機層13の微細凹凸構造上又は第3の微細構造積層体の高濃度フッ素層上に、樹脂層12を形成する工程を設けてもよい。これにより、第8の微細構造積層体を製造することができる。また、第8の微細構造積層体の樹脂層12を、第1無機層13との界面において剥離してから、樹脂層12の微細凹凸構造に接するように、半硬化ゾルゲル材層を形成する。そして、形成した半硬化ゾルゲル材層の微細凹凸構造とは反対側の面に無機基板を配置し、半硬化ゾルゲル材層を予備硬化する。最後に、予備硬化された半硬化ゾルゲル材層を、硬化ゾルゲル材層との界面において剥離してから、予備硬化された半硬化ゾルゲル材層を硬化することにより、第9の微細構造積層体を製造することが可能となる。
 次に、第2の実施の形態に係る微細構造積層体1を第1の微細構造積層体として使用する場合について説明する。まず、図6Aに示されるように、微細凹凸構造を有する樹脂層が基材上に設けられた樹脂モールド21上に、ゾルゲル材層22を塗布形成し、ゾルゲル材層22を乾燥、硬化させる。そして、硬化後のゾルゲル材層22にゾルゲル材料を含ませて、第1無機層13(無機材層)を含む第1の微細構造積層体1を得る。その後、図6Bに示されるように、第1の微細構造積層体1の第1無機層13にフィルム15を貼り合わせ、第1の微細構造積層体1をリール状に巻き取る。ここで、樹脂層(樹脂モールド21)の微細凹凸構造表面側の領域は、他の領域と比較してフッ素元素濃度が高められている。また、第1の微細構造積層体1にはフィルム15が貼り合わせられているが、フィルム15は用いなくとも良い。また、ゾルゲル材層22の乾燥、硬化の条件は、例えば、60℃~105℃で1分~30分程度とすることができる。
 なお、樹脂モールド21の微細凹凸構造上に直接ゾルゲル材料を塗工し、乾燥、硬化させる。そして、硬化後のゾルゲル材層22にゾルゲル材料を含ませて、第1無機層13を含む第1の微細構造積層体1を得てもよい。
 次に、図6C及び図6Dに示されるように、第1の微細構造積層体1からフィルム15を剥離して、図6Eに示されるように、ガラスなどの無機材料でなる基板23に無機材層を貼り合わせ、第1無機層13のゾルゲル材料を部分硬化させる。部分硬化の条件は、例えば、窒素雰囲気下において、60℃~120℃で10分~60分程度とすることができる。その後、図6F及び図6Gに示されるように、上記第1の実施の形態に係る微細構造積層体1を第1の微細構造積層体1として使用する場合と同様に、樹脂モールド21の剥離、及び第1無機層13(無機材層)の熱処理により、無機層24(無機材層)を得ることことにより第2の微細構造積層体を作製する。
 なお、第1の実施の形態に係る微細構造積層体1を使用する場合と同様に、熱処理やモールド越しに紫外線照射を行い、その後、樹脂モールド21を剥離することによっても、基板23と第1無機層13との積層体を得ることができる。また、第2の実施の形態に係る第1の微細構造積層体は、第1の実施の形態に係る第1の微細構造積層体と同様に使用でき、第3の微細構造積層体~第9の微細構造積層体を作製することができる。
 次に、第3の実施の形態に係る微細構造積層体を第1の微細構造積層体として使用する場合について説明する。まず、図6Aに示されるように、微細凹凸構造を有する樹脂層が基材上に設けられた樹脂モールド21上に、無機微粒子とバインダーポリマーとの混合層22aを塗布形成し、混合層22aを乾燥させて硬化させる。そして、混合層22aにゾルゲル材料を含ませて、第1無機層13(無機微粒子層)を含む第1の微細構造積層体1を得る。その後、図6Bに示されるように、第1の微細構造積層体1の無機微粒子層にフィルム15を貼り合わせ、第1の微細構造積層体1をリール状に巻き取る。ここで、樹脂層(樹脂モールド21)の微細凹凸構造表面側の領域は、他の領域と比較してフッ素元素濃度が高められている。また、第1の微細構造積層体1にはフィルム15が貼り合わせられているが、フィルム15は用いなくとも良い。また、混合層22aの乾燥の条件は、例えば、60℃~105℃で1分~30分程度とすることができる。また、混合層22aの硬化は、例えば、UV光を用いた光硬化とすることができる。
 次に、図6C及び図6Dに示されるように、第1の微細構造積層体1からフィルム15を剥離して、図6Eに示されるように、ガラスなどの無機材料でなる基板23に無機微粒子層を貼り合わせ、第1無機層13(無機微粒子層)のゾルゲル材料を部分硬化させる。部分硬化の条件は、例えば、窒素雰囲気下において、60℃~120℃で10分~60分程度とすることができる。その後、図6F及び図6Gに示されるように、上記第1の実施の形態に係る微細構造積層体1を第1の微細構造積層体として使用する場合と同様に、樹脂モールド21の剥離した後、図6Gに示されるように、第1無機層13(無機微粒子層)を完全硬化させて無機層24(硬化物層)を得ることにより第2の微細構造積層体を得ることができる。完全硬化の条件は、例えば、窒素雰囲気下において、300℃で1時間程度とすることができる。
 なお、第2の実施の形態に係る第1の微細構造積層体は、第1の実施の形態に係る第1の微細構造積層体と同様に使用でき、第3の微細構造積層体~第9の微細構造積層体を作製することができる。
[半硬化ゾルゲル材層]
 図7は、第4の実施の形態に係る第1の微細構造積層体1の製造工程、及び第1の微細構造積層体1を使用した微細構造積層体の作製方法の概略を示す図である。なお、ここでは、図1、及び図5Aに示される微細構造積層体1の製造工程等について示すが、本発明はこれに限られない。
 まず、図7Aに示されるように、微細凹凸構造を有する樹脂層が基材上に設けられた樹脂モールド21と、ゾルゲル材層22が塗布形成されたフィルム15とを用意する。そして、図7Bに示されるように、樹脂モールド21の微細凹凸構造にゾルゲル材層22を圧着して積層体を形成し、図7Cに示されるように、当該積層体をリール状に巻き取る。その後、図7Dに示されるように、ゾルゲル材層22を乾燥、半硬化させて、無機層13(第1半硬化ゾルゲル材層)を含む第1の微細構造積層体1を得る。
 また、樹脂モールド21の微細凹凸構造上に直接ゾルゲル材層22を塗工し、その後フィルム15と合わせ巻き取ってもよい。ゾルゲル材層22の半硬化工程は、巻き取る前及び/又は巻き取った後で行うことができる。
 ここで、樹脂層の微細凹凸構造表面側の領域は、他の領域と比較してフッ素元素濃度が高められている。また、第1の微細構造積層体1にはフィルム15が含まれているが、フィルム15は用いなくとも良い。この場合、樹脂モールド21にゾルゲル材層22を直接塗布形成することになる。また、乾燥、半硬化の条件は、例えば、80℃で10分程度とすることができる。
 次に、図7E及び図7Fに示されるように、第1の微細構造積層体1からフィルム15を除去して、図7Gに示されるように、ガラスなどの無機材料でなる基板23に半硬化ゾルゲル材層を貼り合わせ、無機層13(第1半硬化ゾルゲル材層)を部分硬化させる。部分硬化の条件は、例えば、窒素雰囲気下において、100℃で1時間程度とすることができる。
 なお、樹脂モールド21越しに紫外線を照射してもよい。また、樹脂モールド21越しに紫外線を照射し、更に室温から120℃の温度範囲内で養生しても、部分硬化させることができる。
 その後、図7Hに示されるように、樹脂モールド21と無機層13との界面において樹脂モールド21を分離して、基板23と無機層13との積層体を得る。そして、図7Iに示されるように、無機層13(部分硬化した第1半硬化ゾルゲル材層)を完全硬化させて無機層24(硬化ゾルゲル材層)を得ることにより、第10の微細構造積層体を製造できる。完全硬化の条件は、例えば、窒素雰囲気下において、300℃で1時間程度とすることができる。なお、上述した製造工程においては、第10の微細構造積層の無機層13の微細凹凸構造表面に、高濃度フッ素層を形成する工程を設けることにより第11の微細構造積層体を製造することができる。
 また、第10の微細構造積層体の無機層24の微細凹凸構造上又は第11の微細構造積層体の高濃度フッ素層上に、第2半硬化ゾルゲル材層を形成する工程を設けることにより第12の微細構造積層体を作製することができる。更に、第12の微細構造積層体の第2半硬化ゾルゲル材層の微細凹凸構造とは反対側の面に無機基板を配置し、第2半硬化ゾルゲル材層を予備硬化する。そして、予備硬化された第2半硬化ゾルゲル材層を、無機層24との界面において剥離してから、予備硬化された第2半硬化ゾルゲル材層を硬化して硬化ゾルゲル層とすることにより、第13の微細構造積層体を製造することができる。
 さらに、上述した製造工程においては、第13の微細構造積層体の硬化ゾルゲル層の微細凹凸構造上に、樹脂層を形成することにより、第14の微細構造積層体を製造することができる。また、第14の微細構造積層体の樹脂層を、無機層24との界面において剥離してから、樹脂層の微細凹凸構造に接するように、半硬化ゾルゲル材層を形成する。そして、半硬化ゾルゲル材層の微細凹凸構造とは反対側の面に無機基板を配置し、半硬化ゾルゲル材層を予備硬化する。最後に、予備硬化された半硬化ゾルゲル材層を、無機層24との界面において剥離してから、予備硬化された半硬化ゾルゲル材層を硬化することにより、第15の微細構造積層体を製造することができる。
 このように、微細構造積層体1を第1の微細構造積層体として用いることで、耐環境性、耐候性、長期安定性に優れた無機材料を主体とする微細凹凸構造を有する第2の微細構造積層体~第15の微細構造積層体を作製することができる。また、第1の微細構造積層体1における無機層13は、ゾルゲル法によって形成されるため、高い生産性で、大面積の微細凹凸構造を形成することができる。また、樹脂層12の無機層13側の領域においては、フッ素元素濃度が高められているため、樹脂層12と無機層13との分離が容易になり、微細凹凸構造の生産性を高めることができる。このように、第1の微細構造積層体1を第1の微細構造積層体として用いることにより、耐環境性、耐候性、長期安定性に優れた微細凹凸構造を有する第2の微細構造積層体~第15の微細構造積層体を、大面積、かつ高い生産性で形成することができる。
 本発明に係る微細構造積層体1においては、リール状であることが好ましい。微細構造積層体1をリール状樹脂モールドとすることにより、リール状の樹脂モールドとして使用できる。この樹脂モールドを使用することで、被転写体を連続的に製造することが出来る。リール状樹脂モールドを用いた連続プロセスの詳細を以下で説明する。尚、リール状樹脂モールドに使用される基材や光硬化性樹脂及び、ゾルゲル材料は前述した材料と同様である。
<第2の態様>
 本発明者らは、リール状樹脂モールド上にゾルゲル材料を含む無機層を設け、この無機層の少なくとも一部を硬化することにより、微細構造体の製造時のタクトタイムの増大を回避でき、かつ大面積化が可能となる微細構造体の製造方法を実現できることを見出した。
 すなわち、本発明の第2の態様の骨子は、リール状樹脂モールド上に形成したゾルゲルを含む無機層を予備硬化し、予備硬化した無機層上に無機材料層を設けて積層体を作製し、作製した積層体をリール状樹脂モールドから剥離することにより、生産効率に優れ、大面積化が可能な微細構造体の製造方法を実現するものである。なお、詳細については後述するが、無機材料層とは、ゾルゲル材料を含む無機層上に設けられるものであり、無機層とは異なる無機材料によって構成されるものである。
 以下、本発明の第2の態様について詳細に説明する。図8は、本発明の第2の態様の一実施の形態に係る微細構造体の製造方法の概略を示す図である。
<微細構造体の製造方法>
 本実施の形態に係る微細構造体の製造方法においては、図8Aに示すように、光透過性の基材31(透明シート)と、この基材31上に設けられ表面に微細凹凸構造を有する光硬化性樹脂層32と、を備えたリール状樹脂モールド33を作製する(モールド作製工程)。次に、図8Bに示すように、このリール状樹脂モールド33の光硬化性樹脂層32上にゾルゲル材料を塗布してゾルゲル材料を含む無機層34を形成し(ゾルゲル層形成工程)する。
 ここで、無機層34を構成するゾルゲル材料しては、上述した本発明の第1の態様に係る無機層13と同様の材料を用いることができる。すなわち、無機層34としては、ゾルゲル材料の硬化物を含む硬化ゾルゲル材層を用いてもよく、半硬化ゾルゲル材層を用いてもよく、ゾルゲル材料の硬化物及び未硬化のゾルゲル材料を含む無機材層を用いてもよく、無機微粒子、バインダーポリマー、及びゾルゲル材料の混合物を含む無機微粒子層を用いてもよい。
 続いて、無機層34を予備硬化させる。予備硬化工程では、無機層34として、硬化ゾルゲル材層(ゾルゲル材料の硬化物層)を得る場合は、無機層34を全体的に硬化させてもよく、半硬化ゾルゲル材層を得る場合は無機層34を部分硬化させてもよく、無機微粒子層を得る場合は、無機層34を部分硬化するか、又は全体的に硬化させてもよく、無機材層を得る場合には無機層34を全体的に硬化させたのちに、新たなゾルゲル材料を全体的に硬化した無機層34内部に導入してもよい。(予備硬化工程)。
 次に、図8Cに示すように、無機層34上に無機材料層35を設けて積層体36を形成する(積層工程)。ここで、積層体36とは、微細構造体2用の積層体であって、無機層34と、この無機層34上に積層された無機材料層35との2層を含むものである。次に、図8Dに示すように、この微細構造体用の積層体36をリール状樹脂モールド33から剥離して無機層34に微細凹凸構造を転写する(転写工程)。次に、図8Eに示すように、剥離した積層体36の無機層34を完全に硬化させて微細構造体2を得る(完全硬化工程)。
 リール状樹脂モールド33を用いることにより、平板金型を用いることなく微細凹凸構造を転写できるので、連続生産が可能となり生産性が向上する。したがって、耐候性、耐環境性、及び長期安定性に優れる微細構造体を大面積で生産することが可能となり、しかも、連続生産及びタクトタイムの短縮が可能となる。以下、各製造工程について詳細に説明する。
(a)リール状樹脂モールド作製工程
 図9は、本実施の形態に係る微細構造体の製造方法におけるリール状樹脂モールド作製工程に用いられる製造装置の概略図である。図9に示す製造装置は、基材31を送り出す原反ロール101と、リール状樹脂モールド33を巻き取る巻き取りロール102とを備える。原反ロール101と巻き取りロール102との間には、基材31の搬送方向における上流側から下流側に向けて、基材31上に光硬化性樹脂を塗布する塗布装置103と、外周面に微細凹凸構造を有する円筒状金型104と、基材31上の光硬化性樹脂と円筒状金型の外周面との間を密着させる加圧手段105と、光硬化性樹脂に光を照射する光源106と、がこの順に設けられている。また、溶媒を用いて光硬化性樹脂を塗布する場合には、塗布装置103の下流側に光硬化性樹脂中の溶媒を乾燥する乾燥炉107を更に備えた転写装置を用いてもよい。
 リール状樹脂モールド作製工程においては、原反ロール101から送り出した光透過性の基材31(透明シート)上に塗布装置103により光硬化性樹脂を塗布して光硬化性樹脂層32を形成する。次に、外周面に微細凹凸構造を有する円筒状金型104を回転させながら、加圧手段105によって円筒状金型104の外周面を光硬化性樹脂層32に密着させて光硬化性樹脂層32の表面に微細凹凸構造を転写する。次に、光硬化性樹脂層32に光源106から光を照射して光硬化性樹脂層32を光硬化してリール状樹脂モールド33を作製した後、リール状樹脂モールド33を巻き取りロール102で巻き取る。また、リール状樹脂モールド作製工程においては、円筒状金型からの微細凹凸構造転写後の微細凹凸構造を保護するため、光硬化性樹脂層32上に保護フィルム(カバーフィルム)をラミネートしてもよい。
 塗布装置103による基材31への光硬化性樹脂の塗布方法としては、公知の塗布コーター又は含浸塗布コーターを用いたコーティング法が挙げられる。具体的にはグラビアコーター、マイクログラビアコーター、ブレードコーター、ワイヤーバーコーター、エアーナイフコーター、ディップコーター、コンマナイフコーター、スプレーコーター、カーテンコーター、スピンコーター、ラミネーターなどを用いた塗布が挙げられる。これらの塗布方法は、必要に応じて1種の塗布方法を用いてもよく、2種以上の塗布方法を組合せて用いてもよい。また、これらの塗布方法は、枚葉方式で実施してもよく、連続方式で実施してもよい。生産性の観点から連続方式で塗布することが好ましい。また、ディップコーター、コンマナイフコーター、グラビアコーター又はラミネーターを使用した連続方式の塗布方法が特に好ましい。
 光硬化性樹脂層32への光照射に用いる光源106としては、特に制限されるものではなく、用途及び設備に応じて種々の光源を用いることができる。光源106としては、例えば、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、無電極ランプ、メタルハライドランプ、エキシマーランプ、LEDランプ、キセノンパルス紫外線ランプなどを用いることができる。また、光硬化性樹脂は、波長200nm~500nmの紫外線又は可視光を露光量が100mJ/cm~2000mJ/cmとなるように照射することにより硬化することができる。また、酸素による光硬化反応の阻害を防止する観点から、光照射時には酸素濃度が低い状態で光を照射することが望ましい。
 モールド作製工程においては、円筒状金型104と光硬化性樹脂層32とを圧着する加圧手段105により、円筒状金型104と光硬化性樹脂層32とが密着した状態で光硬化性樹脂層32に光を照射して光硬化する。円筒状金型104の外周面の微細凹凸構造と光硬化性樹脂層32とが密着した状態で、光を照射して転写することにより、円筒状金型104の外周面の微細凹凸構造を正確に転写できる。また、円筒状金型104の外周面の微細凹凸構造と光硬化性樹脂層32とが密着した状態で転写することにより酸素による硬化不足を回避することができる。
 また、リール状樹脂モールド作製工程においては、窒素雰囲気下において、円筒状金型104と光硬化性樹脂層32とを密着させて光照射を行うことが好ましい。これにより、光硬化性樹脂層32の光硬化性樹脂への大気中の酸素の接触を避けることができ、酸素による光重合反応の阻害を低減できるので、樹脂層を十分に硬化させることができるため好ましい。
 光硬化性樹脂層32と円筒状金型104とを密着させて光を照射するためには、加圧手段105としてのニップロールにより光硬化性樹脂層32と円筒状金型とを直接圧着して光を照射してもよく、巻出・巻取制御により基材31(透明シート)の張力を制御して光硬化性樹脂層32と円筒状金型とを圧着した状態で光を照射してもよい。これらの場合においては、光硬化性樹脂層32の転写性により押し付け圧、張力は適宜調整することができる。
 光硬化性樹脂は、例えば、光硬化、熱硬化、電子線による硬化、及びマイクロウェーブなどにより硬化させることができる。これらの中でも、光硬化を用いることが好ましい。基材(透明シート)に光硬化性樹脂を上記塗布方法により塗布した後、所定波長における任意の光量で光硬化性樹脂に光を照射することにより、光硬化性樹脂の硬化反応を促進することができる。
(円筒状金型)
 円筒状金型104としては、外周面に製造する微細構造体の微細凹凸構造の形状に応じた微細凹凸構造を有する円筒状金型を用いる。円筒状金型104の微細凹凸構造は、レーザー切削法、電子線描画法、フォトリソグラフィー法、半導体レーザーを用いた直接描画リソグラフィー法、干渉露光法、電鋳法、陽極酸化法などの加工方法により基材の外周面に直接形成することができる。これらの中でも、微細凹凸形状に継目のない円筒状金型を得る観点から、フォトリソグラフィー法、半導体レーザーを用いた直接描画リソグラフィー法、干渉露光法、電鋳法、陽極酸化法が好ましく、半導体レーザーを用いた直接描画リソグラフィー法、干渉露光法、陽極酸化法がより好ましい。
 また、円筒状金型104としては、上記加工方法で平板基板の表面に形成した微細凹凸構造を樹脂材料(フィルム)へ転写し、このフィルムを円筒状金型の外周面に位置精度よく張り合わせたものを用いてもよい。また、上記加工方法で平板基板の表面に形成した微細凹凸構造を電鋳法によりニッケルなどの薄膜に転写し、この薄膜をローラーに巻き付けたものを用いてもよい。
 円筒状金型104の材料としては、微細凹凸構造の形成が容易であり、耐久性に優れた材料を用いることが望ましい。このような観点から、円筒状金型104に用いられる材料としては、ガラスロール、石英ガラスロール、ニッケル電鋳ロール、クロム電鋳ロール、アルミロール、又はSUSロール(ステンレス鋼ロール)が好ましい。
 ニッケル電鋳ロール及びクロム電鋳ロール用の母材としては、導電性を有する導電性材料を用いることができる。導電性材料としては、例えば、鉄、炭素鋼、クロム鋼、超硬合金、金型用鋼(例えばマルエージング鋼など)、ステンレス鋼、アルミ合金などの材料が好適に用いられる。
 円筒状金型104の表面には、離型処理を施すことが望ましい。離型処理を施すことにより、円筒状金型104の表面自由エネルギーを低下させることができるので、連続的に光硬化性樹脂へ転写した場合においても、良好な剥離性及び微細凹凸構造の凹凸構造形状を保持することができる。離型処理には、市販の離型剤及び表面処理剤を用いることができる。市販の離型剤及び表面処理剤としては、例えば、オプツール(ダイキン化学工業社製)、デュラサーフ(ダイキン化学工業社製)、ノベックシリーズ(3M社製)などが挙げられる。また、離型剤、表面処理材としては、円筒状金型104の材料の種類、及び転写される光硬化性樹脂との組合せにより、適宜好適な離型剤、表面処理剤を選択することができる。
 この様な離型処理を施すことにより、光硬化性樹脂中にフッ素成分を含めていた場合は、フッ素成分の表面偏析を促進することが可能となり、得られた樹脂モールドの表面離型性をより向上させることが出来る。このように、円筒状金型104表面に離型処理を施すことで、Es/Eb値が大きい高離型性を有すリール状樹脂モールドを製造することが可能となる。
 図10は、無機層形成工程及び予備硬化工程に用いられる製造装置の概略図である。図10に示す製造装置は、リール状樹脂モールド33を送り出すリール状樹脂モールドロール201と、リール状樹脂モールド33を巻き取る巻き取りロール202とを備える。リール状樹脂モールドロール201と巻き取りロール202との間には、リール状樹脂モールド33の搬送方向における上流側から下流側に向けて、リール状樹脂モールド33上にゾルゲル材料を塗布する塗布装置203と、カバーフィルム37を送り出すカバーフィルム繰り出しロール204と、リール状樹脂モールド33とカバーフィルム37とを貼り合わせるための貼合手段205と、リール状樹脂モールド33上の無機層34を部分硬化する乾燥炉206と、無機層34を光によって部分硬化する場合の光を照射する光源207と、がこの順に設けられている。また、リール状樹脂モールド33を送り出すリール状樹脂モールドロール201と、カバーフィルム37を送り出すカバーフィルム繰り出しロール204とを入れ替えても構わない。入れ替えた場合、カバーフィルム37上にゾルゲル材料を塗布することになる。また、乾燥炉206は、リール状樹脂モールド33の搬送方向における貼合手段205の上流側及び下流側のいずれに設けてもよい。
(b)無機層形成工程
 無機層形成工程においては、リール状樹脂モールドロール201から送り出されたリール状樹脂モールド33の微細凹凸構造に、塗布装置203により直接ゾルゲル材料を塗布して無機層34を形成する。
 塗布装置203によるリール状樹脂モールド33の微細凹凸構造へのゾルゲル材料を塗布する際の塗布方法としては、公知の塗布コーター又は含浸塗布コーターを用いたコーティング法が挙げられる。具体的にはグラビアコーター、マイクログラビアコーター、ブレードコーター、ワイヤーバーコーター、エアーナイフコーター、ディップコーター、コンマナイフコーター、スプレーコーター、カーテンコーター、スピンコーター、ラミネーターなどを用いた塗布方法が挙げられる。これらは必要に応じて単独種類を用いてもよく複数種類を組合せて用いてもよい。またこれらの塗布方法は、枚葉方式で実施してもよく、連続方式で実施してもよい。生産性の観点から連続方式で実施することが好ましい。また、ディップコーター、コンマナイフコーター、グラビアコーター又はラミネーターを使用した連続方式が特に好ましい。
(c)予備硬化工程
 予備硬化工程においては、乾燥炉206でゾルゲル材料を部分硬化又は全体的に硬化させることによりリール状樹脂モールド33の表面に形成された無機層34を予備硬化する。ここで、部分硬化とはゾルゲル材料が、加水分解重縮合により部分的に反応を進行した状態であり、ゾルゲル材料の粘度は上昇するが、表面タック性は残っている状態を意味する。一方で、硬化とは、部分硬化よりも反応が進行し表面タック性が排除された状態を意味する。部分硬化に硬化した場合も全体的に硬化した場合も、更なる高温加熱処理を施すことで、反応は進行し、最終的に完全硬化する。無機層34として、硬化ゾルゲル材層(ゾルゲル材料の硬化物層)を得る場合は、無機層34を全体的に硬化させ、半硬化ゾルゲル材層を得る場合は無機層34を部分硬化させ、無機微粒子層を得る場合は、無機層34を部分硬化するか又は全体的に硬化させ、無機材層を得る場合には無機層34を全体的に硬化させる。
 続いて、貼合手段205によって繰り出しロール204から巻き出されたカバーフィルム37を無機層34上に貼り合わせる。なお、無機層34の予備硬化は、カバーフィルム37を貼り合わせてから行ってもよい。無機層34を光によって予備硬化する場合は、無機層34に光を照射して部分硬化してからリール状樹脂モールド33を巻き取りロール202に巻き取る。なお、図12に示す装置においては、乾燥炉206と光源207とを共に備えた製造装置について例示しているが、乾燥炉206又は光源207によって無機層34を予備硬化できる製造装置であれば、必ずしも乾燥炉206と光源207とを共に具備するものでなくともよい。
 予備硬化工程においては、加熱及び/又はUV照射することによりリール状樹脂モールド33の表面に形成された無機層34を部分硬化又は硬化する。予備硬化の条件としては、例えば、窒素雰囲気下において、40℃~120℃の温度下で1分~20分程度、好ましくは1分~60分程度である。無機層24を硬化する場合には、加熱のみ、又は加熱及びUV照射を併用する。この際の加熱により、無機層34中の溶媒を蒸発させることもできる。加熱又は光照射によってゾルゲル材料を予備硬化することにより、転写工程において、積層体36の剥離が容易となる。また、予備硬化工程においては、無機層34に予め光重合開始剤と光重合性基を有するゾルゲル材料を導入しておけば、光源から光照射、EB照射、マイクロ波照射などを施すことにより、無機層34を部分硬化することもできる。
 予備硬化工程において、無機層34を硬化する場合には、無機層34の膜厚が10um以下であることが硬化を容易にする観点から好ましく、3um以下であるとことがより好ましい。また、無機層34の膜厚が1.5um以下であれば、硬化時のクラックを抑制しやすいためより好ましい。また、部分硬化した後に加熱工程を加えることで、硬化時間を短縮することが可能となる。また、逆に、加熱工程により部分硬化し、その後UV照射により硬化を促進させ、更に養生工程(30℃~120℃)を加えることでも、硬化時間を短縮することが出来る。
 また、予備硬化は、リール状樹脂モールドを巻き取った状態で行うこともできる。ロールアップした状態で、温度湿度の制御された環境で養生することで、部分硬化を促進することが出来る。湿度20%~80%、温度40~100℃で1時間から数日の条件で、部分硬化を促進することができる。
 なお、無機層34として、無機材層を得る場合には無機層34を硬化工程にて硬化させ、続いて、希釈ゾルゲル材料中に浸漬さえるか、又はゾルゲル材料の蒸気に晒すことで、無機材層を得ることができる。
 このように、リール状樹脂モールド33を用いることで、連続生産が可能となるので、タクトタイムを大幅に低減することが可能となる。
(d)積層工程
 積層工程においては、無機層34上に無機材料層35を貼合わせて積層体36とする。なお、無機材料層35と無機層34との貼り合わせには、ゾルゲル材料やゾルゲル材料の部分硬化体などを接着材として用いてもよい。
(無機材料層)
 無機材料層35としては、例えば、ソーダ板ガラス、石英ガラス基板、サファイア基板、透明導電性基板、又はシリコン基板などの無機基板を用いることが好ましい。なお、無機材料層35は、上述した無機層34の予備硬化前に積層してもよく、予備硬化後に積層してもよい。
 無機基板としては、無機層34との密着性が良好であり、後述する硬化工程における加熱に耐えうる程度の耐熱性を有することが好ましい。また、無機基板には、表面処理を施すことにより、無機層34との間の密着性が向上する。表面処理としては、接着剤塗布、表面処理剤、シランカップリング剤、UVオゾン洗浄、プラズマ洗浄などを適時選択することができる。これら表面処理は、各々組み合わせて使用することもできる。特に好ましい表面処理は、接着剤塗布による接着層の導入、表面にヒドロキシル基を発生させるようなUVオゾン洗浄、プラズマ洗浄、アルカリ洗浄、或いは、シランカップリング処理である。
 接着層としては、市販の各種接着剤を用いることができ、エポキシ系接着剤、アクリレート系接着剤、メタクリレート系接着剤、イソシアネート系接着剤、シリコーン系接着剤が挙げられる。また、これらは単独で用いてもよく、複数種を用いてもよい。無機材料との密着性が良好である観点から、接着層としては、エポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤を用いることが好ましい。
 また、接着層としては上述したゾルゲル材料を使用することが出来る。更に、ゾルゲル材料を部分的に縮合したプレポリマーを使用することもできる。プレポリマーを使用することで、接着に要する時間を短縮でき、更に、接着によるクラックを抑制することが出来る。予備縮合は、ゾルゲル材料を30℃~120℃雰囲気中で部分反応させるか、又は20℃~120℃の温度で且つ減圧下で部分反応させることで進行させることが出来る。
(e)転写工程
 転写工程においては、予備硬化した無機層34と、の界面からリール状樹脂モールドを剥離する。リール状樹脂モールド33の剥離については、物理的に剥離する剥離方法を用いてもよく、化学的に剥離する剥離方法を用いてもよく、種々の剥離方法を選択することができる。物理的に剥離する剥離方法としては、リール状樹脂モールド33のみを巻き取る方法が挙げられる。
 化学的に剥離する剥離方法としては、剥離剤及び溶剤への浸漬によりリール状樹脂モールド33を剥離する剥離方法が挙げられる。この場合、リンス処理によって剥離した無機層34から剥離剤などを除去することができる。剥離剤及び溶剤は、用いる基材31、光硬化性樹脂に併せて適宜選択することができる。エポキシ系、アクリル系、イソシアネート系、シリコーン系の光硬化性樹脂であれば、剥離剤にはダイナソルブシリーズ(ダイナロイ社製)、eソルブシリーズ(カネコ化学社製)などを用いることができる。その他、アルカリ水溶液、酸及び混酸などを用いることができる。溶剤としては、光硬化性樹脂の粘度調整に用いた種々の溶媒の他に、トルエン、ベンゼン、アセトニトリル、クロロメタン、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、1,2-ジクロロエタンを用いることができる。これらの溶剤は、単独で用いてもよく、複数種を組合せて用いてもよい。
 また、高温に加熱してリール状樹脂モールド33を構成する光硬化性樹脂及び基材31などの有機物を分解させることにより、無機層34の表面からリール状樹脂モールド33を消失させることもできる。この際の高温に加熱されるので、無機層34も完全硬化させることができる。
 また、加温或いは冷却による無機層34とリール状樹脂モールド33の樹脂層と、の熱膨張差を利用し、剥離することもできる。
(f)完全硬化工程
 完全硬化工程においては、無機層34を高温加熱して無機層34を完全硬化させる。完全硬化工程においては、無機層34の組成によって硬化温度、及び加熱時間が異なるが、概ね300℃以上で1時間程度を加熱することにより、無機層34を完全に硬化することができる。なお、液状ガラスであれば、室温で硬化することもできる。以上の工程により、本実施の形態に係る微細構造体を製造することが可能となる。
 ここで、完全硬化とは、微細構造体を使用する使用環境下において、無機層34が安定である状態を意味する。例えば、完全硬化を温度T1で行った場合、より高温での熱処理(温度T2(T2>T1))により、更に無機層34の硬化が進行する場合でも、微細構造体を使用する環境下において、無機層34の硬化が進行しなければ、完全硬化と表現する。
(g)カバーフィルム積層工程
 なお、上記実施の形態に係る微細構造体の製造方法において、無機層形成工程後に、リール状樹脂モールド33表面の微細凹凸構造上に無機層34を形成してから、保護フィルム37(カバーフィルム37)を無機層34上に積層するカバーフィルム積層工程を施してもよい(図11A~図11F参照)。このようにカバーフィルム37を設けることにより、無機層34を巻き締めから保護することができる。このカバーフィルム37は、予備硬化工程や積層工程の前に剥離することができる。
 カバーフィルム37は、種々の積層方法により設けることが可能であるが、ゾルゲル材料を塗布後に、ラミネート法によって積層することが好ましい。ラミネート法によってカバーフィルムを積層することにより、リール状樹脂モールド33と無機層34とを裁断することなく、連続的にリール状樹脂モールド33上に積層することが可能となり、生産性が極めて高いため好ましい。
(カバーフィルム)
 カバーフィルム37としては、基材31と同様に、ハンドリング性、加工性に優れた樹脂フィルムであることが好ましい。カバーフィルムとしては、例えば、ポリメタクリル酸メチルフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリスチレンフィルム、シクロオレフィンフィルム(COP)、架橋ポリエチレンフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリアリレートフィルム、ポリフェニレンエーテルフィルム、変性ポリフェニレンエーテルフィルム、ポリエーテルイミドフィルム、ポリエーテルサルフォンフィルム、ポリサルフォンフィルム、ポリエーテルケトンフィルム、トリアセチルセルロール(TAC)フィルムなどの非晶性熱可塑性樹脂や、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム、芳香族ポリエステルフィルム、ポリアセタールフィルム、ポリアミドフィルムなどがあり、フィルムの膜厚、剛性、伸度の観点から、好ましくは、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、トリアセチルセルロール(TAC)フィルム、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、より好ましくは、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルムである。
 また、カバーフィルム37には、プライマー処理、大気圧プラズマ処理、コロナ処理を施すことにより、無機層34との密着性を向上させることができる。
 カバーフィルム37の膜厚としては、巻き締めによる凹凸構造破壊防止、ハンドリング性の観点から、0~100μmであることが好ましく、0~50μmであることがより好ましい。
 また、上記微細構造体の製造方法においては、無機層形成工程において、無機層34を形成後、積層工程において、無機層34上に無機材料層35を設けて積層体36を形成してから、無機層34を部分硬化させてもよい。このように、無機材料層35を積層してから、無機層34を硬化させることにより、無機層34と無機材料層35が化学的に結合することになるので、無機層34と無機材料層35とが剥離することなく、リール状樹脂モールド33を容易に除去することができる。
 さらに、上記微細構造体の製造方法においては、ゾルゲル材料を塗布したカバーフィルムをリール状樹脂モールドに貼合させてリール状樹脂モールドの微細凹凸構造上に無機層34を充填(塗布)してもよい。このように、カバーフィルムを用いてゾルゲル材料を塗布することにより、ゾルゲル材料を直接リール状樹脂モールド33へ塗布することがないので、リール状樹脂モールド33の表面上の微細凹凸構造を傷つけることが抑制できる。
 次に、図12A、図12Bを参照して、無機材料層35の両主面に微細凹凸構造を有する微細構造体3の製造方法について説明する。微細構造体3は、上述した微細構造体の製造方法を無機材料層35の両主面に対して施すことにより製造する。まず、図12Aに示すように、上述した微細構造体の製造方法により、無機材料層35の一方の主面上に無機層34(以下、「第1無機層41」ともいう)を積層する(第1無機層形成工程)。次に、リール状樹脂モールド33の微細凹凸構造にゾルゲル材料を充填して無機層34(以下、「第2無機層42」ともいう)を形成する。次に、図12Bに示すように、微細凹凸構造形成面の反対側の主面が、無機材料層35の他方の主面に対向するように無機材料層35に第2無機層42を積層する(第2無機層形成工程)。以上の工程により、両主面に微細凹凸構造を有する微細構造体3を製造することができる。
 また、上述した微細構造体3の製造方法においては、無機材料層35の一方の主面に設けられる第1無機層形成工程と、第2無機層形成工程とを並行して行ってもよい。この場合においては、第2無機層42は、第1無機層41の部分硬化工程前に積層してもよく、部分硬化工程後に積層してもよい。また、無機材料層35の他方の主面側の第2無機層42は、無機材料層35の一方の主面側の無機層34(第1無機層41)を完全に硬化した微細構造体2に対して設けることもできる。このように無機材料層35の両主面に微細凹凸構造を有する第1無機層41及び第2無機層42を設けることにより、光学性能に特に優れる微細構造体3を得ることができる。
 なお、上述した製造工程においては、無機材料層35は、ガラスフィルムに代表されるリール状無機材料であったもよい。また、無機層34(第1無機層41及び第2無機層42)の微細凹凸構造は、円錐形状、角錐形状、若しくは楕円錘形状の凸部を複数含むピラー形状、又は円錐形状、角錐形状、若しくは楕円錘形状の凹部を複数含むホール形状であり、隣接する凸部同士の距離が1nm以上2000nm以下であり、凸部の高さが1nm以上5000nm以下であることが好ましい。
 また、リール状樹脂モールドは、有機材料で構成されるため、溶媒に浸漬することにより、無機層から容易に剥離することが可能となると共に、フッ素化合物の添加によりゾルゲル材料との離型性が更に良好となる。このように、本実施の形態においては、円筒状金型からリール状樹脂モールドから無機層に微細凹凸構造を転写することにより、微細凹凸構造の凹凸構造形状を維持した状態で、連続生産性が良好となる。
 さらに、本実施の形態においては、リール状樹脂モールドを用いることから、平板金型を用いた場合に必要となる加熱加圧プレスを必要とせず、その昇温・降温時間、プレス成形時間が大幅に短縮される。この結果、タクトタイムが良好となる。また、本実施の形態においては、基材とするリール状樹脂モールドを用いることから、リール状樹脂モールドの微細凹凸構造にゾルゲル材料を充填した状態で光を照射して部分硬化することが可能となる。この結果、円筒状金型からゾルゲル材料に直接転写した場合と比較して、成形時間を削減することが可能となり、タクトタイムを大幅に短縮することが可能となる。
 また、本発明に係る微細構造体の製造方法によって製造された微細構造体は、耐候性、耐環境性、長期安定性に優れると共に、大面積化が可能であることから、大面積の太陽電池の表面パネルとして好適に用いることができる。また、照明装置として用いた場合には、反射防止性能に優れる共に、内部からの光の取り出し効率が良好となることから、エネルギー効率を改善することが可能となる。また、ディスプレイ等に用いた場合には、光の反射率を低減させ透過率を向上することができる。
 次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。なお、本発明は、以下の実施例によって何ら制限されるものではない。また、実施例における材料、組成、処理工程などは例示的なものであり、適宜変更して実施することが可能である。
 まず、本発明の第1の態様に係る微細構造積層体の実施例について説明する。まず、上記第1の実施の形態に係る微細構造積層体の実施例について説明する。
[実施例1:硬化ゾルゲル材層]
 まず、基材上に設けられた微細凹凸構造を有する樹脂層を含む樹脂モールドを作製した。当該樹脂モールドは、表面に微細凹凸構造を有する円筒形状の金型に、基材上に塗布された光硬化性樹脂を押圧した後、光硬化性樹脂を光硬化させる方法で作製した。
 円筒状金型の基材には石英ガラスを用いた。表面の微細凹凸構造は、半導体レーザーを用いた直接描画リソグラフィー法により、石英ガラスの表面に形成した。そして、微細凹凸構造を形成した石英ガラス表面に対し、デュラサーフHD-1101Z(ダイキン化学工業社製)を塗布し、60℃で1時間加熱の後に、室温で24時間静置し、固定化した。その後、デュラサーフHD-ZV(ダイキン化学工業社製)を用いて3回洗浄し、石英ガラス表面に離型処理を実施した。
 光硬化性樹脂としては、OPTOOL DAC HP(ダイキン工業社製)、トリメチロールプロパントリアクリレート(東亞合成社製 M350)、Irgacure 184(Ciba社製)を重量部で10:100:5の割合で混合したものを用いた。当該光硬化性樹脂を、基材であるPETフィルム:A4100(東洋紡社製:幅300mm、厚さ100μm)の易接着面に、マイクログラビアコーティング(廉井精機社製)によって、膜厚が6μmになるように塗布した。
 上記円筒状金型に対し、上記光硬化性樹脂が塗布されたPETフィルムをニップロール(0.1MPa)で押し付け、紫外線を照射して光硬化させ、基材と樹脂層でなるリール状の樹脂モールド(長さ200m、幅300mm)を得た。光硬化の条件は、雰囲気及び圧力が大気下、温度が25℃、湿度が60%、ランプ中心下での積算露光量が600mJ/cmであった。また、紫外線の光源としては、UV露光装置(Hバルブ、フュージョンUVシステムズ・ジャパン社製)を用いた。
 このようにして得られたリール状樹脂モールドの微細凹凸構造の形状を、走査型電子顕微鏡観察で確認した。リール状樹脂モールドにおいて、凸部同士の隣接距離は250nmであり、凸部高さは250nmであった。使用した走査型電子顕微鏡や測定条件などは、下記の通りである。
 装置;HITACHI s-5500
 加速電圧;10kV
 MODE;Normal
 また、リール状樹脂モールドの表面フッ素元素濃度をX線光電子分光法(以下、XPS)にて測定したところ、表面領域(後に硬化ゾルゲル材層側領域となる領域)のフッ素元素濃度Esと樹脂層中の平均フッ素元素濃度Ebとの比Es/Ebは69であった。なお、ここでは、リール状樹脂モールドを約2mm四方の小片として切り出し、1mm×2mmのスロット型のマスクを被せて測定を行った。使用した機器や測定条件などは、下記の通りである。
  使用機器 ;サーモフィッシャーESCALAB250
  励起源  ;mono.AlKα 15kV×10mA
  分析サイズ;約1mm(形状は楕円)
  取込領域
  Survey scan;0~1, 100eV
  Narrow scan;F 1s,2-1s,O 1s,N 1s
  Pass energy
  Survey scan; 100eV
  Narrow scan; 20eV
 次に、上記リール状樹脂モールドを用いて、微細構造積層体を作製した。ここでは、微細凹凸構造が形成されたリール状樹脂モールドを巻き出して平坦面に設置し、その微細凹凸構造表面に、以下のように調製した溶液(1)、溶液(2)、溶液(3)、溶液(4)のいずれかをプロピレングリコールモノメチルエーテル溶剤で20%に希釈して膜厚が6μmになるように塗布し、105℃で3分乾燥させ、UV光で硬化させることにより、ゾルゲル材料の硬化物層と、樹脂モールドとの積層体である微細構造積層体を得た。当該塗布は、マイクログラビアコーティング(廉井精機社製)により行った。以下において、溶液(1)、溶液(2)、溶液(3)、溶液(4)を用いて形成された微細構造積層体を、それぞれ、微細構造積層体(1)、微細構造積層体(2)、微細構造積層体(3)、微細構造積層体(4)と称する。
 溶液(1):チタニアムテトラブトキシト、3アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、及びフェニル変性シリコーンオイル(東レ・ダウコーンニング)を重量部で1:1:1で混合し攪拌した後に、光重合開始剤(Irgacure184)を3アクリロキシプロピルトリメトキシシランに対して5重量%で添加した。
 溶液(2):チタニアムテトラブトキシドとベンゾイルアセトンをモル比で1:1で混合してキレート化した。その後、テトラエトキシシランをチタニアムテトラブトキシドに対しモル比で1:1の割合で混合した。
 溶液(3):チタニアムテトラブトキシドとベンゾイルアセトンをモル比で1:1で混合してキレート化した。その後、3アクリロキシプロピルトリメトキシシランとトリエトキシボランを加え、攪拌した。続いて、テトラエトキシシランを添加し、攪拌した。そして、光重合開始剤(Irgacure184)を3アクリロキシプロピルトリメトキシシランに対して5重両部添加し、攪拌した。最終的に、チタニアムテトラブトキシド、3アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、テトラエトキシシランがモル比で1:1:1となるように添加され、また、トリエトキシボランはアルコキシド全体に対して0.1mol%で添加された。
 溶液(4):チタニアムテトラブトキシドとベンゾイルアセトンをモル比で1:1で混合してキレート化した。その後、3アクリロキシプロピルトリメトキシシランとトリエトキシボランを加え、攪拌した。続いて、テトラエトキシシランを添加し、80度で加温しながら3時間攪拌した。そして、光重合開始剤(Irgacure184)を3アクリロキシプロピルトリメトキシシランに対して5重両部添加し、攪拌した。最終的に、チタニアムテトラブトキシド、3アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、テトラエトキシシランがモル比で1:1:1となるように添加され、また、トリエトキシボランはアルコキシド全体に対して0.1mol%で添加された。
 上述の処理の後、各微細構造積層体に保護部材としてフィルムを貼り合わせ、各微細構造積層体をリール状に巻き取った。フィルムとしては、25μm厚のポリエチレンシートを用いた。
 そして、各微細構造積層体から、無機材料を主体とする微細凹凸構造を形成した。まず、接着層を介して微細構造積層体の無機層を250mm×300mmのソーダガラス基板に接着し、光照射後に、窒素雰囲気下のオーブンにおいて、120℃で1時間の熱処理を施した。ここで、接着層には、上記溶液(1)~溶液(4)を用いた。溶液(1)を原料として無機材層を形成した場合には接着層に溶液(1)を使用した。同様に、溶液(2)を原料として無機材層を形成した場合には接着層に溶液(2)を使用し、溶液(3)を原料として無機材層を形成した場合には、接着層に溶液(3)を使用し、溶液(4)を原料として無機材層を形成した場合には、接着層に溶液(4)を使用した。
 次いで、室温でトルエンに5分浸漬させ、樹脂モールドを無機層から剥離し、ソーダガラス基板と無機層との積層構造を得た。そして、無機層に対し、窒素雰囲気下のオーブンにおいて、300℃で1時間の熱処理を施した。これにより得られた微細凹凸構造の形状を走査型電子顕微鏡で確認した結果、凸部同士の隣接距離は250nm、凸部高さは250nmであった。当該結果は、すべての微細構造積層体(微細構造積層体A~微細構造積層体D)において同じであった。
[実施例2:硬化ゾルゲル材層]
 ここでは、図5Aのように、無機層に接するようにフィルムを配置した実施例について説明する。
 まず、実施例1と同様のリール状樹脂モールドを作製した。次に、作製したリール状樹脂モールドを用いて微細構造積層体を作製した。ここでは、PE(ポリエチレン)フィルム上に、実施例1における溶液(1)、溶液(2)、溶液(3)、溶液(4)のいずれかをプロピレングリコールモノメチルエーテル溶剤で20%に希釈して膜厚が6μmになるように塗布し、105℃で3分乾燥させた後、樹脂モールドの微細凹凸構造表面に貼り合わせ、UV光で硬化させた。これにより、PETフィルムと、ゾルゲル材料の硬化物層と、樹脂モールドとの積層体を得た。当該塗布は、マイクログラビアコーティング(廉井精機社製)により行った。本実施例においても、溶液(1)、溶液(2)、溶液(3)、溶液(4)を用いて形成された微細構造積層体を、それぞれ、微細構造積層体(1)、微細構造積層体(2)、微細構造積層体(3)、微細構造積層体(4)と称する。
 その後、上記微細構造積層体(1)~微細構造積層体(4)からPEフィルムを剥離した。そして、上記微細構造積層体から、無機材料を主体とする微細凹凸構造を形成した。詳細は実施例1と同様である。このようにして得られた微細凹凸構造の形状を走査型電子顕微鏡で確認した結果、凸部同士の隣接距離は250nm、凸部高さは250nmであった。当該結果は、すべての微細構造積層体(微細構造積層体(1)~微細構造積層体(4))において同じであった。
 次に、上記第2の実施の形態に係る微細構造積層体の実施例について説明する。
[実施例3:無機材層]
 まず、上記実施例1と同様のリール状樹脂モールドを作製した。次に、上記リール状樹脂モールドを用いて、微細構造積層体を作製した。ここでは、微細凹凸構造が形成されたリール状樹脂モールドを巻き出して平坦面に設置し、その微細凹凸構造表面に、以下のように調製した溶液(5)、溶液(6)、溶液(7)のいずれかを膜厚が6μmになるように塗布し、105℃で3分乾燥させることにより、ゾルゲル材料の硬化物層と、樹脂モールドとの積層体を得た。当該塗布は、マイクログラビアコーティング(廉井精機社製)により行った。以下において、溶液(5)、溶液(6)、溶液(7)を用いて形成された積層体を、それぞれ、積層体(5)、積層体(6)、積層体(7)と称する。
 溶液(5):テトラエトキシシラン、エタノール、水、塩酸をモル比で1:1:4:0.01になるように混合した。
 溶液(6):テトラエトキシシラン、水、メタノール、エタノール、イソプロパノールを重量比で、1:0.2:0.2:0.2:0.8になるように混合した。
 溶液(7):アルコキシド、水、メタノール、エタノール、イソプロパノールを重量比で、1:0.2:0.2:0.2:0.8になるように混合した。ここで、アルコキシドはテトラエトキシシランとチタニウムテトラブトキシドを重量比で4:1の割合で混合したものを使用した。
 その後、上記積層体(5)、積層体(6)、積層体(7)のそれぞれを、以下のように調製した溶液(A)、溶液(B)、溶液(C)のいずれかに浸漬させた後、エタノールで洗浄し、60度で乾燥させて、微細構造積層体を得た。積層体(5)を溶液(A)、溶液(B)、溶液(C)に浸漬させて得られた微細構造積層体を、それぞれ、微細構造積層体(5A)、微細構造積層体(5B)、微細構造積層体(5C)とする。同様に、積層体(6)を溶液(A)、溶液(B)、溶液(C)に浸漬させて得られた微細構造積層体を、それぞれ、微細構造積層体(6A)、微細構造積層体(6B)、微細構造積層体(6C)とし、積層体(7)を溶液(A)、溶液(B)、溶液(C)に浸漬させて得られた微細構造積層体を、それぞれ、微細構造積層体(7A)、微細構造積層体(7B)、微細構造積層体(7C)とする。
 溶液(A):テトラメトキシシラン、アセチルアセトン、エタノール、水、塩酸をモル比で1:0.5:1:4:0.01になるように混合した。
 溶液(B):テトラメトキシシラン、ベンゾイルアセトン、水、メタノール、エタノール、イソプロパノールを重量比で、1:0.5:0.2:0.2:0.2:0.8になるように混合した。
 溶液(C):アルコキシド、トリエタノールアミン、水、メタノール、エタノール、イソプロパノールを重量比で、1:0.5:0.2:0.2:0.2:0.8になるように混合した。ここで、アルコキシドはテトラメトキシシランとチタニウムテトラエトキシドを重量比で4:1の割合で混合したものを使用した。
 上述の処理の後、各微細構造積層体に保護部材としてフィルムを貼り合わせ、各微細構造積層体をリール状に巻き取った。
 そして、各微細構造積層体から、無機材料を主体とする微細凹凸構造を形成した。まず、微細構造積層体の無機材層を250mm×500mm角のソーダガラス基板に接着し、窒素雰囲気下のオーブンにおいて、120℃で1時間のゾルゲル材料の部分硬化処理を施した。次いで、室温でトルエンに5分浸漬させ、樹脂モールドを無機材層から剥離し、ソーダガラス基板と無機材層との積層構造を得た。そして、無機材層に対し、窒素雰囲気下のオーブンにおいて、300℃で1時間の完全硬化処理を施した。これにより得られた微細凹凸構造の形状を走査型電子顕微鏡で確認した結果、凸部同士の隣接距離は250nm、凸部高さは250nmであった。当該結果は、すべての微細構造積層体(微細構造積層体5A~微細構造積層体7C)において同じであった。
[実施例4:無機材層]
 ここでは、図5Aのように、無機材層に接するようにフィルムを配置した実施例について説明する。
 まず、上記実施例1と同様のリール状樹脂モールドを作製した。次に、作製したリール状樹脂モールドを用いて微細構造積層体を作製した。ここでは、PEフィルム上に、実施例3における溶液(5)、溶液(6)、溶液(7)のいずれかを膜厚が6μmになるように塗布し、105℃で3分乾燥させた後、樹脂モールドの微細凹凸構造表面に貼り合わせ、UV光で硬化させた。これにより、PETフィルムと、ゾルゲル材料の硬化物層と、樹脂モールドとの積層体を得た。当該塗布は、マイクログラビアコーティング(廉井精機社製)により行った。本実施例においても、溶液(5)、溶液(6)、溶液(7)を用いて形成された積層体を、それぞれ、積層体(5)、積層体(6)、積層体(7)と称する。
 その後、上記積層体(5)、積層体(6)、積層体(7)からPETフィルムを剥離した。そして、それぞれを、実施例3における溶液(A)、溶液(B)、溶液(C)のいずれかに浸漬させた後、エタノールで洗浄し、60度で乾燥させて、微細構造積層体を得た。本実施例においても、積層体(5)、積層体(6)、積層体(7)と、溶液(A)、溶液(B)、溶液(C)との組み合わせにより得られる微細構造体を、微細構造積層体(5A)~微細構造積層体(7C)とする。
 上述の処理の後、各微細構造積層体に保護部材としてフィルムを貼り合わせ、各微細構造積層体をリール状に巻き取った。
 そして、上記微細構造積層体から、実施例1と同様に無機材料を主体とする微細凹凸構造を形成した。このようにして得られた微細凹凸構造の形状を走査型電子顕微鏡で確認した結果、凸部同士の隣接距離は250nm、凸部高さは250nmであった。当該結果は、すべての微細構造積層体(微細構造積層体(5A)~微細構造積層体(7C))において同じであった。
[実施例5:無機材層]
 実施例1で作製したリール状樹脂モールドを用いて、微細構造積層体を作製した。ここでは、PEフィルム上に、SH710(東レ・ダウコーニング社製)とKBM5103(信越化学工業社製)とチタニウムテトラブトキシド(和光純薬工業社製)とIrgacure184(Ciba社製)及びIrgacure369(Ciba社製)を質量部で、1:2:2:0.068:0.032の割合で混合した溶液Xを、膜厚が6μmになるように塗布し、PET微細凹凸構造が形成されたリール状樹脂モールドを巻き出して、その微細凹凸構造表面と貼りあわせると同時に、UV露光を行い、巻き取った。
 続いて、巻き取ったPEフィルム/溶液X層/樹脂モールドから構成される積層体を巻き出し、PEフィルムを剥離し、以下のように調製した溶液(8)、溶液(9)、溶液(10)のいずれかに浸漬させた後、エタノールで洗浄し、60度で乾燥させて、微細構造積層体を得た。積層体を溶液(8)、溶液(9)、溶液(10)に浸漬させて得られた微細構造積層体を、それぞれ、微細構造積層体(8)、微細構造積層体(9)、微細構造積層体(10)とする。
 溶液(8):テトラメトキシシラン、アセチルアセトン、エタノール、水、塩酸をモル比で1:0.5:1:4:0.01になるように混合した。
 溶液(9):テトラメトキシシラン、ベンゾイルアセトン、水、メタノール、エタノール、イソプロパノールを重量比で、1:0.5:0.2:0.2:0.2:0.8になるように混合した。
 溶液(10):アルコキシド、トリエタノールアミン、水、メタノール、エタノール、イソプロパノールを重量比で、1:0.5:0.2:0.2:0.2:0.8になるように混合した。ここで、アルコキシドはテトラメトキシシランとチタニウムテトラエトキシドを重量比で4:1の割合で混合したものを使用した。
 上述の処理の後、各微細構造積層体に保護部材としてフィルムを貼り合わせ、各微細構造積層体をリール状に巻き取った。
 そして、各微細構造積層体から、無機材料を主体とする微細凹凸構造を形成した。まず、微細構造積層体の無機材層を250mm×500mm角のソーダガラス基板に接着し、窒素雰囲気下のオーブンにおいて、120℃で1時間のゾルゲル材料の部分硬化処理を施した。次いで、室温でトルエンに5分浸漬させ、樹脂モールドを無機材層から剥離し、ソーダガラス基板と無機材層との積層構造を得た。そして、無機材層に対し、窒素雰囲気下のオーブンにおいて、300℃で1時間の完全硬化処理を施した。これにより得られた微細凹凸構造の形状を走査型電子顕微鏡で確認した結果、凸部同士の隣接距離は250nm、凸部高さは250nmであった。当該結果は、すべての微細構造積層体(微細構造積層体(8)~微細構造積層体(10)において同じであった。
 次に、上記第3の実施の形態に係る微細構造積層体の実施例について説明する。
[実施例6:無機微粒子層]
 まず、実施例1と同様にリール状樹脂モールドを作製した。次に、作製したリール状樹脂モールドを用いて、微細構造積層体を作製した。ここでは、微細凹凸構造が形成されたリール状樹脂モールドを巻き出して平坦面に設置し、その微細凹凸構造表面に、以下のように調製した溶液(11)、溶液(12)、溶液(13)、溶液(14)のいずれかを膜厚が6μmになるように塗布し、105℃で3分乾燥させ、UV光で硬化させることにより、各溶液の固形分である無機微粒子とバインダーポリマーとの混合層と、樹脂モールドとの積層体を得た。当該塗布は、マイクログラビアコーティング(廉井精機社製)により行った。以下において、溶液(11)、溶液(12)、溶液(13)、溶液(14)を用いて形成された積層体を、それぞれ、積層体(11)、積層体(12)、積層体(13)、積層体(14)と称する。
 溶液(11):ポリビニルピロリドンをエタノール溶媒に対して50mg/mlで溶解させた後、チタニア微粒子を25重量%混合した。その後、当該溶液をプロピレングリコールモノメチルエーテル溶剤に30重量%で溶解させた。
 溶液(12):ポリビニルピロリドンをエタノール溶媒に対して100mg/mlで溶解させた後、チタニア微粒子を25重量%で混合した。その後、当該溶液をプロピレングリコールモノメチルエーテル溶剤に20重量%で溶解させた。
 溶液(13):2-アミノエタノールとエタノールを重量比1:3で混合した溶液に、チタニウムテトライソプロポキシドを重量比5:1で混合し、続いてポリビニルピロリドンを重量比12:1で混合した。その後、チタニア微粒子を25重量%で混合した。そして当該溶液をプロピレングリコールモノメチルエーテル溶剤に10重量%で溶解させた。
 溶液(14):OPTOOL DAC HP、トリメチロールプロパントリアクリレート、Irgacure 184、及びチタニア微粒子を、重量部で10:100:5:25の割合で混合した。そして当該溶液をプロピレングリコールモノメチルエーテル溶剤に10重量%で溶解させた。
 その後、上記積層体(11)、積層体(12)、積層体(13)、積層体(14)のそれぞれを、以下のように調製した溶液(D)、溶液(E)、溶液(F)のいずれかに浸漬させた後、エタノールで洗浄し、60度で乾燥させて、微細構造積層体を得た。積層体(11)を溶液(D)、溶液(E)、溶液(F)に浸漬させて得られた微細構造積層体を、それぞれ、微細構造積層体(11D)、微細構造積層体(11E)、微細構造積層体(11F)とする。同様に、積層体(12)を溶液(D)、溶液(E)2、溶液(F)に浸漬させて得られた微細構造積層体を、それぞれ、微細構造積層体(12D)、微細構造積層体(12E)、微細構造積層体(12F)とし、積層体(13)を溶液(D)、溶液(E)、溶液(F)に浸漬させて得られた微細構造積層体を、それぞれ、微細構造積層体(13D)、微細構造積層体(13E)、微細構造積層体(13F)とし、積層体(14)を溶液(D)、溶液(E)、溶液(F)に浸漬させて得られた微細構造積層体を、それぞれ、微細構造積層体(14D)、微細構造積層体(14E)、微細構造積層体(14F)とする。
 溶液(D):テトラエトキシシラン、ベンゾイルアセトン、エタノール、水、塩酸をモル比で1:0.5:1:4:0.01になるように混合した。
 溶液(E):テトラエトキシシラン、ベンゾイルアセトン、水、メタノール、エタノール、イソプロパノールを重量比で、1:0.5:0.2:0.2:0.2:0.8になるように混合した。
 溶液(F):アルコキシド、ベンゾイルアセトン、水、メタノール、エタノール、イソプロパノールを重量比で、1:0.5:0.2:0.2:0.2:0.8になるように混合した。ここで、アルコキシドは、テトラエトキシシランとチタニウムテトラブトキシドを重量比で4:1の割合で混合したものを使用した。
 上述の処理の後、各微細構造積層体に保護部材としてフィルムを貼り合わせ、各微細構造積層体をリール状に巻き取った。
 そして、各微細構造積層体から、無機材料を主体とする微細凹凸構造を形成した。まず、微細構造積層体の無機微粒子層を250mm×500mmのソーダガラス基板に接着し、窒素雰囲気下のオーブンにおいて、120℃で1時間のゾルゲル材料の部分硬化処理を施し、樹脂モールドを無機微粒子層から剥離して、ソーダガラス基板と無機微粒子層との積層構造を得た。そして、無機微粒子層に対し、窒素雰囲気下のオーブンにおいて、300℃で1時間の完全硬化処理を施した。これにより得られた微細凹凸構造の形状を走査型電子顕微鏡で確認した結果、凸部同士の隣接距離は250nm、凸部高さは250nmであった。当該結果は、すべての微細構造積層体(微細構造積層体(11D)~微細構造積層体(14F))において同じであった。
[実施例7:無機微粒子層]
 ここでは、図5Aのように、無機微粒子層に接するようにフィルムを配置した実施例について説明する。
 まず、実施例1と同様のリール状樹脂モールドを作製した。次に、作製したリール状樹脂モールドを用いて微細構造積層体を作製した。ここでは、PEフィルム上に、実施例6における溶液(11)、溶液(12)、溶液(13)、溶液(14)のいずれかを膜厚が6μmになるように塗布し、105℃で3分乾燥させた後、樹脂モールドの微細凹凸構造表面に貼り合わせ、UV光で硬化させた。これにより、PETフィルムと、各溶液の固形分である無機微粒子とバインダーポリマーとの混合層と、樹脂モールドとの積層体を得た。当該塗布は、マイクログラビアコーティング(廉井精機社製)により行った。本実施例においても、溶液(11)、溶液(12)、溶液(13)、溶液(14)を用いて形成された積層体を、それぞれ、積層体(11)、積層体(12)、積層体(13)、積層体(14)と称する。
 その後、上記積層体(11)、積層体(12)、積層体(13)、積層体(14)からPETフィルムを剥離した。そして、それぞれを、実施例6における溶液(D)、溶液(E)、溶液(F)のいずれかに浸漬させた後、エタノールで洗浄し、60度で乾燥させて、微細構造積層体を得た。本実施例においても、積層体(11)、積層体(12)、積層体(13)、積層体(14)と、溶液(D)、溶液(E)、溶液(F)との組み合わせにより得られる微細構造体を、微細構造積層体(11D)~微細構造積層体(14F)とする。
 上述の処理の後、各微細構造積層体に保護部材としてフィルムを貼り合わせ、各微細構造積層体をリール状に巻き取った。
 そして、上記微細構造積層体から、無機材料を主体とする微細凹凸構造を形成した。詳細は実施例1と同様である。このようにして得られた微細凹凸構造の形状を走査型電子顕微鏡で確認した結果、凸部同士の隣接距離は250nm、凸部高さは250nmであった。当該結果は、すべての微細構造積層体(微細構造積層体(11D)~微細構造積層体(14F)において同じであった
[実施例8:無機微粒子層]
 実施例1で作製した上記リール状樹脂モールドを用いて、微細構造積層体を作製した。ここでは、PEフィルム上に、SH710(東レ・ダウコーニング社製)とKBM5103(信越化学工業社製)とチタニウムテトラブトキシド(Wako)とIrgacure 184(Ciba社製)及びIrgacure369(Ciba社製)を質量部で、1:2:2:0.068:0.032の割合で混合した溶液100質量部に対し、酸化チタン微粒子20質量部添加した溶液Yを、膜厚が6μmになるように塗布し、PET微細凹凸構造が形成されたリール状樹脂モールドを巻き出して、その微細凹凸構造表面と貼りあわせると同時に、UV露光を行い、巻き取った。
 続いて、巻き取ったPEフィルム/溶液Y層/樹脂モールドから構成される積層体を巻き出し、PEフィルムを剥離し、以下のように調製した溶液(15)、溶液(16)、溶液(17)のいずれかに浸漬させた後、エタノールで洗浄し、60度で乾燥させて、微細構造積層体を得た。積層体を溶液(15)、溶液(16)、溶液(17)に浸漬させて得られた微細構造積層体を、それぞれ、微細構造積層体(15)、微細構造積層体(16)、微細構造積層体(17)とする。
 溶液(15):テトラメトキシシラン、アセチルアセトン、エタノール、水、塩酸をモル比で1:0.5:1:4:0.01になるように混合した。
 溶液(16):テトラメトキシシラン、ベンゾイルアセトン、水、メタノール、エタノール、イソプロパノールを重量比で、1:0.5:0.2:0.2:0.2:0.8になるように混合した。
 溶液(17):アルコキシド、トリエタノールアミン、水、メタノール、エタノール、イソプロパノールを重量比で、1:0.5:0.2:0.2:0.2:0.8になるように混合した。ここで、アルコキシドはテトラメトキシシランとチタニウムテトラエトキシドを重量比で4:1の割合で混合したものを使用した。
 上述の処理の後、各微細構造積層体に保護部材としてフィルムを貼り合わせ、各微細構造積層体をリール状に巻き取った。
 そして、各微細構造積層体から、無機材料を主体とする微細凹凸構造を形成した。まず、微細構造積層体の無機材層を250mm×500mmのソーダガラス基板に接着し、窒素雰囲気下のオーブンにおいて、120℃で1時間のゾルゲル材料の部分硬化処理を施し樹脂モールドを無機材層から剥離し、ソーダガラス基板と無機材層との積層構造を得た。そして、無機材層に対し、窒素雰囲気下のオーブンにおいて、300℃で1時間の完全硬化処理を施した。これにより得られた微細凹凸構造の形状を走査型電子顕微鏡で確認した結果、凸部同士の隣接距離は250nm、凸部高さは250nmであった。当該結果は、すべての微細構造積層体(微細構造積層体(15)~微細構造積層体(17))において同じであった。
 次に、上記第4の実施の形態に係る微細構造積層体の実施例について説明する。
[実施例9:半硬化ゾルゲル材層]
 まず、実施例1と同様のリール状樹脂モールドを作製した。次に、作製したリール状樹脂モールドを用いて、微細構造積層体を作製した。ここでは、微細凹凸構造が形成されたリール状樹脂モールドを巻き出して平坦面に設置し、その微細凹凸構造表面に、Honeywell社製のACCUGLASS311を膜厚が3μmになるように塗布し、80℃で10分の乾燥、半硬化処理を施して微細構造積層体を得た。当該塗布は、マイクログラビアコーティング(廉井精機社製)により行った。その後、微細構造積層体を、リール状に巻き取った。
 そして、上記微細構造積層体から、無機材料を主体とする微細凹凸構造を形成した。まず、リール状の微細構造積層体を繰り出し、半硬化ゾルゲル材層を100mm角のソーダガラス基板に接着し長さ100mmに切断した。その後、窒素雰囲気下のオーブンにおいて、100℃で1時間の部分硬化処理を施した。次いで、室温でトルエンに5分浸漬させ、樹脂モールドを半硬化ゾルゲル材層から剥離し、ソーダガラス基板と半硬化ゾルゲル材層との積層構造を得た。そして、半硬化ゾルゲル材層に対し、窒素雰囲気下のオーブンにおいて、300℃で1時間の完全硬化処理を施した。これにより得られた微細凹凸構造の形状を走査型電子顕微鏡で確認した結果、凸部同士の隣接距離は250nm、凸部高さは250nmであった。
 また、上記リール状の微細構造積層体を繰り出し、別の100mm角のソーダガラス基板に同様の処理を行って、連続的に微細凹凸構造を形成した。このような連続生産においても、微細凹凸構造の品質に変わりはなかった。このように、本実施例における微細構造積層体は、リール状樹脂モールドであるため、屈曲が用意であり、ソーダガラス基板の平面に追従することが可能である。このため、本実施例の微細構造積層体を用いることにより、欠陥を生ずることなく、大面積の微細凹凸構造を形成することができた。
 なお、このようにして得られた微細凹凸構造は、無機材料を主体としているため、耐環境性、耐候性、長期安定性に優れている。
[実施例10:半硬化ゾルゲル材層]
 ここでは、図5Aのように、半硬化ゾルゲル材層に接するようにフィルムを配置した実施例について説明する。
 まず、実施例1と同様のリール状樹脂モールドを作製した。次に、作製したリール状樹脂モールドを用いて微細構造積層体を作製した。ここでは、Honeywell社製のACCUGLASS311を、膜厚が3μmになるようにポリエチレンフィルム上に塗布し、塗布された上記材料がリール状樹脂モールドの微細凹凸構造に接するように、リール状樹脂モールドとポリエチレンフィルムとを貼り合わせた。そして、これらの積層体を巻き取った後に、80℃で24時間の乾燥、半硬化処理を施して微細構造積層体を得た。
 そして、上記微細構造積層体から、無機材料を主体とする微細凹凸構造を形成した。詳細は実施例1と同様である。このようにして得られた微細凹凸構造の形状を走査型電子顕微鏡で確認した結果、凸部同士の隣接距離は250nm、凸部高さは250nmであった。
[実施例11:半硬化ゾルゲル材層]
 ここでは、図5Bのように、樹脂モールドの裏面に細長いフィルムを配置した実施例について説明する。
 まず、実施例1と同様のリール状樹脂モールドを作製した。次に、作製したリール状樹脂モールドを用いて微細構造積層体を作製した。ここでは、微細凹凸構造が形成されたリール状樹脂モールドを巻き出して平坦面に設置し、その表面に、Honeywell社製のACCUGLASS311を膜厚が3μmになるように塗布した。当該塗布は、マイクログラビアコーティング(廉井精機社製)により行った。また、樹脂モールド裏面(微細凹凸構造を有しない面)のフィルム端(淵)に接するように、厚さ(高さ)20μmの細長いフィルムを貼りつけた。そして、これらの積層体を巻き取った後に、80℃で24時間の乾燥、半硬化処理を施して微細構造積層体を得た。
 そして、上記微細構造積層体から、無機材料を主体とする微細凹凸構造を形成した。詳細は実施例3と同様である。このようにして得られた微細凹凸構造の形状を走査型電子顕微鏡で確認した結果、凸部同士の隣接距離は250nm、凸部高さは250nmであった。
[実施例12:半硬化ゾルゲル材層]
 ここでは、図5Cのように、樹脂モールドの表面の端部(淵)に細長いフィルムを配置した実施例について説明する。
 まず、実施例1と同様のリール状樹脂モールドを作製した。次に、作製したリール状樹脂モールドを用いて微細構造積層体を作製した。ここでは、まず、リール状樹脂モールドの微細凹凸構造を有する樹脂層の端部(淵)に、フッ素系樹脂により構成される細長いフィルムを貼り付けた。当該フィルムは樹脂層の長尺方向の淵2箇所に貼り付けた。そして、微細凹凸構造の表面に、Honeywell社製のACCUGLASS311を膜厚が3μmになるように塗布した。当該塗布は、マイクログラビアコーティング(廉井精機社製)により行った。そして、これらの積層体を巻き取った後に、80℃で24時間の乾燥、半硬化処理を施して微細構造積層体を得た。
 そして、上記微細構造積層体から、実施例1と同様に無機材料を主体とする微細凹凸構造を形成した。このようにして得られた微細凹凸構造の形状を走査型電子顕微鏡で確認した結果、凸部同士の隣接距離は250nm、凸部高さは250nmであった。
 以上説明したように、上記第1の実施の形態~第4の実施の形態に係る実施例のいずれにおいても、樹脂モールドの微細凹凸形状を精密に反映した無機材料を主体とする微細凹凸構造が得られた。特に、250mm×500mmといった大面積基材に対し、容易に微細凹凸構造を形成できることが確認された。このような大面積基材に対し、従来の電子線描画等の手法で微細凹凸構造を形成した場合、作製に数ヶ月といった期間が必要になることからも本発明の記載構造積層体を用いる方法の生産性の高さが分かる。また、上記実施の形態においては、リール状の微細構造積層体を用いるため、連続生産が可能であり高い生産性が得られる。さらに、微細凹凸構造は無機材料を主体としているため、樹脂材料を主体とする微細凹凸構造と比較して耐環境性、耐候性、長期安定性に優れている。以上、本発明の微細構造積層体を用いることで、耐環境性、耐候性、長期安定性に優れた無機材料を主体とする微細凹凸構造を、大面積にかつ高い生産性で製造できることが確認された。
 次に、上述した第1の実施の形態~第4の実施の形態に係る微細構造体を用いて微細構造積層体(転写用積層体)を作製し、作製した転写用積層体の性能を評価した。
<円筒状金型(樹脂モールド作製用鋳型)の作製>
 円筒状金型の基材として石英ガラスロールを用い、半導体レーザーを用いた直接描画リソグラフィー法により微細凹凸構造を石英ガラスロールの外周面に形成した。微細凹凸構造を形成した石英ガラスロールの外周面にデュラサーフHD-1101Z(ダイキン化学工業社製)を塗布した。60℃で1時間加熱後、室温で24時間静置して固定化した後、デュラサーフHD-ZV(ダイキン化学工業社製)で3回洗浄し、離型処理を施した。以上の工程により、微細凹凸構造として、ピッチ200nmの微細ホール構造を有する石英ガラスロール、460nmの微細ホール構造を有する石英ガラスロール及びピッチ130nmのラインアンドスペース構造を有する石英ガラスロールを作製した。
 以下においては、作製した3つの石英ガラスロール(以下、単に「円筒状金型」という)を用い、それぞれ樹脂モールドA,Bを作製した。
<樹脂モールドAの作製>
 OPTOOL DAC HP(ダイキン工業社製)、トリメチロールプロパントリアクリレート(東亞合成社製 M350)、Irgacure 184(Ciba社製)を混合し、転写材料を調液した。OPTOOL DAC HPは、トリメチロールプロパントリアクリレート100質量部に対し、10質量部~20質量部添加した。なお、後述する樹脂モールドAから樹脂モールドBを作る工程では、樹脂モールドAを作製する際に使用した樹脂と同様の樹脂を使用して樹脂モールドBを作製した。
 PETフィルムA-4100(東洋紡社製:幅300mm、厚さ100μm)の易接着面にマイクログラビアコーティング(廉井精機社製)により、塗布膜厚6μmになるように転写材料を塗布した。次に、円筒状金型に対して転写材料が塗布されたPETフィルムをニップロール(0.1MPa)で押し付けた。次に、大気下、温度25℃、湿度60%の条件下、ランプ中心下での積算露光量が600mJ/cmとなるように、UV露光装置(Hバルブ、フュージョンUVシステムズ・ジャパン社製)を用いて紫外線を照射し、連続的に光硬化を実施して表面に微細凹凸構造が転写されたリール状の樹脂モールドA(長さ200m、幅300mm)を得た。得られた樹脂モールドAの表面フッ素元素濃度(Es)と平均フッ素元素濃度(Eb)との比率であるEs/Ebは、OPTOOL DAC HPの仕込み量により40~80の範囲で調整した。以上の工程を作製した3つの円筒状金型を用いて実施し、3つの樹脂モールドAを作製した。作製した樹脂モールドAの凹凸構造及びEs/Ebを下記表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
<樹脂モールドBの作製>
 PETフィルムA-4100(東洋紡社製:幅300mm、厚さ100μm)の易接着面にマイクログラビアコーティング(廉井精機社製)により、樹脂モールドAを作製した際に使用した転写材料と同様の転写材料を塗布膜厚6μmになるように塗布した。円筒状金型から直接転写して得られた樹脂モールドAの微細凹凸構造面に対し、転写材料が塗布されたPETフィルムをニップロール(0.1MPa)で押し付けた。次に、大気下、温度25℃、湿度60%で、ランプ中心下での積算露光量が600mJ/cmとなるように、UV露光装置(Hバルブ、フュージョンUVシステムズ・ジャパン社製)を用いて紫外線を照射し、連続的に光硬化を実施して円筒状金型と同様の微細凹凸構造を具備するリール状の樹脂モールドB(長さ200m、幅300mm)を得た。得られた樹脂モールドBの表面フッ素元素濃度(Es)と平均フッ素元素濃度(Eb)との比率Es/Ebは、OPTOOL DAC HPの仕込み量により35~75の間に調整した。以上の工程を3つの樹脂モールドAを用いて実施し、3つの樹脂モールドBを作製した。作製した樹脂モールドBの凹凸構造及びEs/Ebを下記表2に記載した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
 以上の工程によって作製した樹脂モールドA,Bを用いて転写用積層体を作製した。転写用積層体の作製に用いた樹脂モールドA,Bの凹凸構造及びEs/Ebを下記表3に示す。以下の実施例において、下記表3に示す樹脂モールドA,Bを使用した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
[実施例13]
<転写用積層体の作製>
 樹脂モールドA,B上にゾルゲル材料を含む無機層を成膜して微細構造積層体(A)を作製した。次に、無機層の上面に基材を貼合せた後、樹脂モールドA,Bを剥離することにより、転写用積層体を作製した。ゾルゲル材料を含む無機層の成膜には、下記表4に示すゾルゲル材料(A)~(F)を使用した。なお、下記表4において、カテゴリーとは、原料が無機材料のみか、又は有機材料と無機材料との複合体(ハイブリッド)かを示す。また、縮合時間とは、ゾルゲル材料を予備縮合した時間である。予備縮合とは、ゾルゲル材料を予め部分的に重縮合するものであり、80度の条件下、真空引きにより行った。下記表4において、TTBとは、テトラ(tert-ブトキシ)チタン(IV)(和光純薬工業社製)であり、DEDFSとは、ジエトキシジフェニルシラン(信越シリコーン社製、LS-5990)であり、TEOSとは、テトラエトキシシラン(信越化学工業社製、LS-2430)であり、3APTMSとは、3-アクリロキシプピルトリエトキシシラン(信越シリコーン社製、KBM-5103)であり、I.184とは、Irgacure 184(Ciba社製)であり、M211Bとは、アロニックスM211B(東亞合成社製)であり、M101Aとは、アロニックスM101A(東亞合成社製)である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
 ゾルゲル材料は、PGME(プロピレングリコールモノメチルエーテル)で希釈して使用した。希釈倍率は、乾燥後の固形分膜厚が1μmになるように調製した。マイクログラビアコーティングにて、樹脂モールドA,Bの微細凹凸構造上に希釈したゾルゲル材料を塗工した。次に、溶剤を除去すると共に、ゾルゲル反応を行いゲル化することにより微細構造層体(A)を作製した。ゲル化は、25℃・湿度50%の環境下で実施した。
 次に、微細構造積層体(A)の無機層を、500mm×1000mmのガラス基材上に貼合した。貼合はラミネータで行った。ゾルゲル材料(A)~(C)を用いた場合、室温、湿度50%の環境下にて12時間静置した後、樹脂モールドA,Bを剥離することにより転写用積層体(1)を作製した。一方、ゾルゲル材料(D)~(F)を使用した場合、樹脂モールドA,B越しにUV照射し、室温、湿度50%の環境下にて10分間静置した後、樹脂モールドA,Bを剥離することにより転写用積層体(1)を作製した。
<転写用積層体(1)の評価>
 転写用積層体(1)をカットして試料を作製した。作製した試料について、走査型電子顕微鏡にて無機層の表面を観察して評価した。評価結果を下記表5に示す。下記表5においては、微細凹凸構造が、転写面積に対して9割以上転写できていれば〇とし、7割以上9割未満転写できていれば△とし、7割未満の転写の場合は×とした。また、無機層のゾルゲル材料が未硬化だった場合も×とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
 表5に示すように、転写用積層体(1)を用いた場合には、全ての試料の無機層に微細凹凸構造が転写されていた。この結果から、Es/Ebが所定範囲内となる場合には、いずれのゾルゲル材料や、凹凸構造の形状にかかわらず良好な転写結果が得られることが分かる。
 図13に、ゾルゲル材料(A)を使用して作製した転写積層体の断面透過型電子顕微鏡像(TEM像)を示す。図13から分かるように、微細凹凸構造は、ラインアンドスペース構造が紙面手前-奥行方向(ライン方向)に亘り歪みがなく、エッジ部まで欠陥なく高い精度で転写できていることがわかる。
[実施例14]
 ゾルゲル材料の塗工時に80℃の乾燥雰囲気を通過させることにより、ゾルゲル材料の重縮合を促進させて表面タック性を排除した以外は、実施例13と同様にして微細構造積層体(B)を作製した。作製した微細構造積層体(2)の無機層の表面にポリエチレンからなるカバーフィルムを合わせて巻き取った。
 次に、微細構造積層体(B)を巻出し、カバーフィルムを剥離した。500mm×1000mmのガラス基材上に、微細構造積層体(B)のゾルゲル層に含まれるゾルゲル材料と同様のゾルゲル材料をバーコータにて膜厚1μmになるように塗工した。次に、80℃、湿度60%の雰囲気でゾルゲル材料をゲル化し、ゲル化した無機層を微細構造積層体(B)のゾルゲル層の表面にラミネータによって貼合した。次に、微細構造積層体(B)から樹脂モールドを剥離して転写用積層体(2-1)を作製した。ゾルゲル材料(A)~(C)を用いた場合は、室温、湿度50%の環境下にて12時間静置した後に、樹脂モールドを剥離した。一方、ゾルゲル材料(D)~(F)を使用した場合は、樹脂モールド側からUV照射をおこなって30分間静置した後に、樹脂モールドを剥離した。
 また、4インチのサファイア基板上に、微細構造積層体(B)のゾルゲル層に含まれるゾルゲル材料と同様のゾルゲル材料をスピンコーターにて700nmになるように塗工した。次に、25℃、湿度50%の環境下で2分間静置したサファイア基板6枚を、横に2枚、縦に3枚並べた。これらのサファイア基板6枚のゾルゲル層に対し、微細構造積層体(B)の無機層を貼合した。以降の操作は、上述したガラス基板の場合と同様に行い、転写用積層体(2-2)を作製した。
<転写用積層体(2-1、2-2)の評価>
 基材として、ガラス基板を用いた転写用積層体(2-1)及びサファイア基板を用いた転写用積層体(2-2)をカットして試料を作製した。作製した試料について、走査型電子顕微鏡にて無機層の表面を観察して評価した。評価結果を下記表6に示す。なお、下記表6においては、表5と同様の基準で評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
 表6に示すように、転写用積層体(2-1)及び転写用積層体(2-2)を用いた場合には、全ての試料に対して転写形成された凹凸構造が確認された。この結果から、Es/Ebが所定範囲内となる場合には、いずれのゾルゲル材料や、凹凸構造の形状にかかわらず良好な転写結果が得られることが分かる。
[実施例15]
 樹脂モールドA,B上にゾルゲル材料を含む第1の無機層を成膜して微細構造積層体を作製した。次に、第1の無機層上にゾルゲル材料を含む第2の無機層を更に成膜して微細構造積層体(C)を作製した。ゾルゲル材料としては、上記表4に示したものを使用した。第1の無機層及び第2の無機層は、80℃の乾燥雰囲気を通過させたこと以外は、実施例13と同様の条件で製膜した。次に、作製した微細構造積層体(C)は、無機層の表面側にポリエチレンからなるカバーフィルムを合わせて巻き取った。
 次に、微細構造積層体(C)を巻出し、カバーフィルムを剥離した。次に、樹脂モールドA,Bの製造と同様の装置を使用し、固形膜厚が700nmになるように、微細構造積層体(C)の無機層上に、更にゾルゲル材料を塗工した。なお、塗工したゾルゲル材料は、微細構造積層体(C)を作製する際に使用したゾルゲル材料と同様のものを使用した。次に、500mm×1000mmのガラス基材上に、新たに塗工した無機層の表面を貼合した。そして、実施例14と同様にして樹脂モールドを剥離して転写用積層体(3-1)を作製した。また、実施例14と同様にしてサファイア基板を用いて転写用積層体(3-2)を作製した。
<転写用積層体(3-1、3-2)の評価>
 実施例14と同様に、転写用積層体(3-1)、(3-2)をカットした試料について、走査型電子顕微鏡にて無機層の表面を観察した。その結果、全ての試料に対して、転写形成された微細構造が確認され、上記表6と同様の結果が得られた。
[実施例16]
 上記表4に示したゾルゲル材料について、ゾルゲル材料中のTiアルコキシドの含有率と屈折率との相関について調べた。その結果を図14に示す。図14において、横軸のCM1/CSiは、金属種Siを持つ金属アルコキシドのモル濃度(CSi)と、金属種Tiを持つ金属アルコキシドのモル濃度(CM1)との比率を意味する。ゾルゲル材料としては、図14中の矢印で示したプロットの割合のものを使用した。その結果、転写形成された微細構造が確認された。図14に示すように、CM1/CSiが2.5以上の場合に屈折率が大きくなることが分かる。なお、図14において、矢印で示した以外のプロットについては、CSi及びCM1と屈折率との関係を示している。
[比較例1]
<モールドの作製>
 平板状金型の基材として、4インチ石英ガラスロールを用いた。この石英ガラスロール表面に半導体レーザーを用いた直接描画リソグラフィー法により微細凹凸構造を形成した。微細凹凸構造を形成した石英ガラスロール表面に対し、デュラサーフHD-1101Z(ダイキン化学工業社製)を塗布し、60℃で1時間加熱後、室温で24時間静置、固定化した。その後、デュラサーフHD-ZV(ダイキン化学工業社製)で3回洗浄し、離型処理を施してガラス製モールド(非樹脂製モールド)作製した。微細凹凸構造として、ピッチ200nm及び、ピッチ460nmの凹凸構造をそれぞれ作製した。
<転写用積層体(4-1)、(4-2)の作製>
 ガラス製モールド上にゾルゲル材料を含む無機層を製膜した。ゾルゲル材料としては、上記表4に示したものを使用した。PGMEにて希釈したゾルゲル材料を、スピンコート法にて膜厚1umになるように、ガラス製モールドの微細凹凸構造上に成膜した。次に、6インチのガラス基材に無機層を貼合した。ゾルゲル材料(A)~(C)を用いて室温、湿度50%の環境下にて12時間静置した後に、ガラス製モールドを剥離して転写用積層体(4-1)を作製した。また、ゾルゲル材料(D)~(F)を用いて、ガラス製モールド側からUV照射を行い、20分間静置した後に、ガラス製モールドを剥離して転写用積層体(4-2)を作製した。
<転写用積層体(4-1)、(4-2)の評価>
 作製した転写用積層体(4-1)、(4-2)について、実施例13~実施例15に係る転写用積層体(1)~(3-2)と同様に評価した。結果を下記表7に示す。下記表7においては、判定は上記表5と同様の基準で判定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
 表7に示すように、ゾルゲル材料(A)~(C)を使用した場合は、ゾルゲル材料が硬化しておらず、微細構造は転写形成されていなかった。一方、ゾルゲル材料(D)~(F)を使用した場合は、ゾルゲル材料の硬化は確認されたが、ガラス製モールドを剥離する際の剥離不良が大きく、4インチにカットした試料の表面内において転写不良個所が多く認められた。この結果から、Es/Ebが実質的に無限大となる場合には、いずれのゾルゲル材料(A)~(F)を用いても、転写結果が不良となることが分かる。
[比較例2]
<転写用積層体(5-1)、(5-2)の作製>
 比較例1と同様して作製されたにガラス製モールドを用い、比較例1と同様にガラス製モールドの微細凹凸構造上にゾルゲル材料を含む無機層を製膜した。次に、80℃で10分間乾燥させた後、8インチのガラス基板上に同様のゾルゲル材料を膜厚700nmとなるようにスピンコートして無機層を成膜した。その後、ガラス製モールドの無機層の表面とガラス基板上の無機層とを貼り合せた。その他については、比較例1と同様にして転写用積層体(5-1)、(5-2)を作製した。
<転写用積層体(5-1)、(5-2)の作製>
 作製した転写用積層体(5-1)、(5-2)について、比較例1と同様に評価した。その結果、比較例1に係る転写用積層体(4-1)、(4-2)と同様に、ゾルゲル材料(A)~(C)を使用した場合は、ゾルゲル材料が硬化しておらず、微細凹凸構造は転写されていなかった。また、ゾルゲル材料(D)~(F)を使用した場合は、ゾルゲル材料の硬化は確認されたが、ガラス製モールドを剥離する際の剥離不良が大きく、4インチにカットした試料の表面内において転写不良個所が多く認められた。
[比較例3]
<転写用積層体(6-1)、(6-2)の作製>
 比較例1と同様して作製されたにガラス製モールドを用い、比較例1と同様にガラス製モールドの微細凹凸構造上にゾルゲル材料を含む無機層を製膜した。次に、無機層を80℃で10分間乾燥させた後、硬化した無機層上に同様のゾルゲル材料を膜厚700nmとなるようにスピンコートした。その後、ガラス製モールドの無機層面とガラス基板とを貼り合せた。その後、比較例1と同様にガラス製モールドを剥離して転写用積層体(6-1)、(6-2)を作製した。
<転写用積層体(6-1)、(6-2)の評価>
 作製した転写用積層体(6-1)、(6-2)について、比較例1と同様に評価した。その結果、比較例1に係る転写用積層体(4-1)、(4-2)と同様に、ゾルゲル材料(A)~(C)を使用した場合は、ゾルゲル材料が硬化しておらず、微細凹凸構造は転写されていなかった。また、ゾルゲル材料(D)~(F)を使用した場合は、ゾルゲル材料の硬化は確認されたが、ガラス製モールドを剥離する際の剥離不良が大きく、4インチにカットした試料の表面内において転写不良個所が多く認められた。
 次に、本発明者らは、樹脂モールド(樹脂層)の表面フッ素元素濃度Es及び平均フッ素元素濃度Ebと転写性能との関係について調べた。以下、本発明者らが調べた内容について説明する。
[実施例17]
<ガラス製モールドの作製>
 比較例1に係るガラス製モールドと同様にして作製した。このガラス製モールドは、ピッチが460nm、深さが460nm、開口径が430nmである。ガラス製モールドにおいては、平均フッ素元素濃度Ebが0に漸近する為、Es/Eb値は∞(無限大)に漸近する。
<樹脂モールドBの作製>
 円筒状金型の表面に、外周面にホール形状の微細凹凸構造を設けた円筒状金型を使用した。微細凹凸構造は、ピッチ460nm、開口径430nm、深さ460nmとした。次に、実施例13と同様にして樹脂モールドAを作製し、作製した樹脂モールドAを鋳型として樹脂モールドB(1)~(12)を作製した。
 樹脂モールドB(1)~(8)においては、樹脂モールドAを作製する際の転写材樹脂として、OPTOOL DAC HP(ダイキン工業社製):トリメチロールプロパントリアクリレート(東亞合成社製 M350):Irgacure 184:Irgacure369を重量部でX:100:5.5:2.0の比率で調合したものを使用した。樹脂モールドB(1)~(8)の順に、上記Xは、0.5,2,5,10,15,17.5,20,30とした。樹脂モールドAを鋳型として、樹脂モールドBを作製した。この際、樹脂モールドB原料中の、フッ素元素濃度を調整することで、作製される樹脂モールドBのEs/Ebを調整した。
 樹脂モールドB(9)においては、CHEMINOX FAMAC-6(ユニマッテク社製)を、OPTOOL DAC HP(ダイキン工業社製)の代わりに使用し、FAMAC-6:トリメチロールプロパントリアクリレート(東亞合成社製 M350):Irgacure 184を重量部で2:100:5となるように混合した溶液を転写材樹脂として使用した以外は、樹脂モールド(1)~(8)と同様に樹脂モールドBを作製した。
 樹脂モールドB(10)、(11)においては、樹脂モールドAを作製する際の転写材樹脂として、OPTOOL DAC HP(ダイキン工業社製):トリメチロールプロパントリアクリレート(東亞合成社製 M350):Irgacure 184:Irgacure 369を重量部でY:100:5.5:2.0の比率で調合したものを使用した。次に、樹脂モールドAの微細凹凸構造面側にUV-O処理を施した。このUV-O処理済みの樹脂モールドAを鋳型として、樹脂モールドBを作製した。樹脂モールドB(10)、(11)の順に、Yは、17.5、10とした。この際、樹脂モールドB原料中のフッ素元素濃度を調整することで、作製される樹脂モールドBのEs/Ebを調整した。
 樹脂モールドB(12)においては、トリフルオロエチルメタアクリレート45重量部、パーフルオロオクチルエチルアクリレート45重量部、グリシジルメタアクリレート10重量部、ドデシルメルカプタン0.5重量部、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)1.5重量部及び、メチルエチルケトン200重量を混合し、窒素雰囲気下、80度、7時間攪拌してメチルエチルケトン溶液で希釈されたプレポリマーを得た。次に、プレポリマーのメチルエチルケトン溶液の26重量部と、フルオライトFE-16の4重量部と、サンエイドSI-100L(三新化学工業社製の商品名)の0.2重量部とを混合し、メチルエチルケトンで固形分が10%になるように希釈することにより樹脂溶液を作製した。この樹脂溶液を転写材樹脂として用いたこと以外は、樹脂モールド(1)~(8)と同様に樹脂モールドBを作製した。
(2-2)転写試験
 転写試験は、樹脂モールドB(1)~(12)及びガラス製モールドをそれぞれ使用し、以下に示す3つの条件で実施した。
 転写試験1…比較例1と同様にして転写試験を実施した。
 転写試験2…比較例2と同様にして転写試験を実施した。
 転写試験3…比較例3と同様にして転写試験を実施した。
 転写試験結果を下記表8に示す。なお、下記表8においては、樹脂モールドBを剥離した際の目視試験、及び走査型電子顕微鏡による微細構造観察により評価した。基材の8割以上の面積に渡り微細凹凸構造が転写形成されていた場合を◎とし、基材の6割以上8割未満の面積に渡り微細凹凸構造が転写形成されていた場合を〇とし、基材の4割以上6割未満の面積に渡り微細凹凸構造が転写形成されていた場合を△とし、基材の4割未満の面積に渡り微細凹凸構造が転写形成されていた場合、樹脂モールドB側に全てゾルゲル材料が付着していた、又はゾルゲル材料が未硬化だった場合を×とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
 表8から分かるように、樹脂モールド(樹脂層)のEs/Ebを9~235の範囲内とすることにより、高い転写精度で転写可能であることがわかる。
[実施例18]
 上記第1の実施の形態~上記第4の実施の形態に係る微細構造積層体を用いて偏光素子、回折格子基材及び無反射基材を作製し、その性能を評価した。
<偏光素子>
 表面にピッチ145nm、高さ150nm、幅65nmのラインアンドスペース構造を具備する円筒状金型を作製した。続いて、実施例13と同様にして樹脂モールドAを作製した。作製した樹脂モールドAのEs/Ebは、48であった。
 300mm×500mmのガラス基材を、デュラサーフ2101Zで処理した後、デュラサーフHD-ZVで洗浄した。次に、ガラス基材の表面上にTGA-MPA(アポロリンク社製)を滴下し、樹脂モールドAで挟み込みむと共に、樹脂モールドA上からゴムローラを用いて引き伸ばした。室温・湿度50%下で24時間乾燥し、樹脂モールドAを剥離することにより、微細構造積層体を作製した。
 次に、微細構造積層体の微細凹凸構造面側を、UV-O処理を施した直径4インチのガラス基材面上に、膜厚700nmとなるようにスピンコート法により成膜したTGA-MPA上に貼合し、室温・湿度50%雰囲気下で24時間養生した。その後、樹脂モールドAを剥離し、直径4インチのガラス基材上にTGA-MPAの硬化物からなるラインアンドスペース構造を得た。
 次に、直径4インチのガラス基材上のラインアンドスペース構造面側に、スパッタリング法を用い誘電体層(二酸化ケイ素層)を形成した。スパッタリング条件は、Arガス圧力0.2Pa、スパッタリングパワー770W/cm、被覆速度0.1nm/sとし、ラインアンドスペース構造上の誘電体平均厚みが3nmとなるように成膜した。ここでは、誘電体の厚みを測定するため表面が平滑なガラス基板を、ラインアンドスペース構造を具備する直径4インチのガラス基材と共に装置に挿入し、平滑ガラス基板上の誘電体厚みを誘電体平均厚みとした。
 次に、誘電体層を成膜したラインアンドスペース構造表面に、真空蒸着によりアルミニウム(Al)を成膜した。Alの蒸着条件は、常温下、真空度2.0×10-3Pa、蒸着速度40nm/sとした。Alの厚みを測定するため表面が平滑なガラス基板も装置に挿入し、平滑なガラス基板上のAl厚みをAl平均厚みとし、ラインアンドスペース構造の凸部の延在方向と垂直に交わる平面内においてガラス基材表面に対する垂直方向と蒸着源とのなす角度を蒸着角θとした。蒸着角θを20°、Al平均厚みを133nmとした。
 次に、アルカリ水溶液に浸漬し不要なAlを除去した。不要Alの除去は、Al蒸着した直径4インチのガラス基材を室温下で、0.1重量%水酸化ナトリウム水溶液に80秒間浸漬することで行い、無機反射型ワイヤーグリッド偏光子を得た。
 偏光度及び光線透過率の測定には、偏光評価装置(日本分光社製、V7000)を使用した。測定は、23℃、65%RHの条件で実施した。結果、偏光度は、99.90%であり、光線透過率は、42.5%であった。なお、偏光度及び光線透過率は下記式(1)より算出した。Imaxは直線偏光に対する平行ニコル、Iminは直行ニコル状態での透過光強度である。尚、光線透過率T(θ)は、入射光角度θの光線透過率を示す。
式(1)
 偏光度=[(Imax-Imin)/(Imax+Imin)]×100%
<無反射基材>
 ピッチ200nm、開口径185nm、高さ210nmのホール形状を具備する円筒状金型を作製した。実施例13と同様にして樹脂モールドBを作製した。Es/Ebが49の樹脂モールドBを使用した。
 実施例13と同様にして樹脂モールドBの微細構造面側に、ゾルゲル材料(C)を成膜して微細構造積層体を得た。この微細構造層体にポリエチレンのカバーフィルムを合わせて、200mの樹脂モールドを巻き取った。次に、巻き取られた微細構造積層体を巻出し、幅300mm、長さ1.5mに切断した。次に、300mm×1mのガラス基板上に、ゾルゲル材料(C)を膜厚700nmとなるように塗工し、室温・湿度50%の雰囲気下で3分間静置して無機層を成膜した。次に、ガラス基材上にゾルゲル材料(C)を塗布して無機層を成膜した。このガラス基材の無機層と、微細構造積層体の無機層とを貼合した後、室温・湿度50%の雰囲気下で12時間養生した。最後に、樹脂モールドBを剥離した。樹脂モールドBを剥離後、得られたガラス基材を180℃で30分加熱した。
 得られたガラス基板を割断し、その表面微細凹凸構造を、SEMにて確認したところ、ピッチ200nm、高さ200nmであった。また、割断片の反射率を測定したところ、波長350nm~800nmの平均反射率は1%以下であり、波長350nmでは0.1%であり、無反射面が作製できていることがわかった。
 次に、本発明の第2の態様に係る微細構造体の製造方法の実施例及び比較例について説明する。
[実施例19]
(a)モールド作製工程
 円筒状金型の基材としては、石英ガラスロールを用いた。この石英ガラスロールの外周面に対して半導体レーザーを用いた直接描画リソグラフィー法により、微細凹凸構造を形成した。次に、微細凹凸構造を形成した石英ガラスロール表面に対し、デュラサーフHD-1101Z(ダイキン化学工業社製)を塗布し、60℃で1時間加熱後、室温で24時間静置し、固定化した。その後、デュラサーフHD-ZV(ダイキン化学工業社製)で3回洗浄して離型処理を施して円筒状金型を作製した。
 基材(透明シート)として、PETフィルム:A4100(東洋紡社製:幅300mm、厚さ100μm)を用い、光硬化性樹脂として、NIAC702(ダイセル化学工業社製)を用いた。当該光硬化性樹脂を基材であるPETフィルムの易接着面に、マイクログラビアコーティング(康井精機社製)によって、塗布膜厚6μmになるように塗布した。
 次いで、上記円筒状金型の外周面に対し、上記光硬化性樹脂が塗布されたPETフィルムをニップロール(0.1MPa)で押し付け、紫外線を照射して連続的に光硬化させた。光硬化の条件は、大気下、温度25℃、湿度60%、ランプ中心下での積算露光量が600mJ/cmであった。また、紫外線の光源としては、UV露光装置(フュージョンUVシステムズ・ジャパン社製、Hバルブ)を用いて、連続的に光硬化を実施した。
 光硬化の後、保護フィルム(ポリエチレンフィルム:厚さ20μm)をラミネートし、微細凹凸構造を保護してから連続的に巻き取ることにより、リール状樹脂モールドを作製した。
(b)無機層形成工程
 リール状樹脂モールドの保護フィルムを巻取り、ゾルゲル材料(TGA-FPA、アポロリンク社製)をグラビアコーティングにより、リール状樹脂モールドの表面の微細凹凸構造上に膜厚3μmになるように塗布した。その後、80℃、10分の条件で乾燥を実施した後、300mm角に裁断した。
(d)積層工程
 裁断したPETフィルムに対し、同寸法のソーダ板ガラスを積層した。
(c)予備硬化工程
 これを、窒素雰囲気下のオーブンで、再度100℃、1時間の条件で部分硬化した。
(e)転写工程
 次いで、室温でトルエンに5分浸漬させ、PETフィルム及び光硬化性樹脂をソーダ板ガラスから剥離した。
(f)硬化工程
 リール状樹脂モールドを剥離したソーダ板ガラスを窒素雰囲気下のオーブンで、300℃で1時間の条件で完全硬化して微細構造体を作製した。微細構造体の微細凹凸構造の形状を走査型電子顕微鏡観察で確認した結果、隣接する凸部間の距離は250nmであり、凸部高さは250nmであった。
 微細構造体を任意に30mm四方に裁断して評価試料とした。この評価資料について分光光度計(島津製作所社製、UV-2450(大型試料室:MPC-2200設置モデル)を使用して、任意の波長領域における透過率と入射角5°の正反射率、入射角8°の拡散反射率(正反射を含む)を測定した。
[実施例20]
(a)モールド作製工程
 円筒状金型の基材としては、石英ガラスロールを用いた。この石英ガラスロールの外周面に半導体レーザーを用いた直接描画リソグラフィー法により、微細凹凸構造を形成した。微細凹凸構造を形成した石英ガラスロール表面に対し、デュラサーフHD-1101Z(ダイキン化学工業社製)を塗布し、60℃で1時間加熱後、室温で24時間静置、固定化した。その後、デュラサーフHD-ZV(ダイキン化学工業社製)で3回洗浄し、離型処理を施して円筒状金型を作製した。
 基材(透明シート)としてはPETフィルム:A4100(東洋紡社製:幅300mm、厚さ100μm)を用い、光硬化性樹脂としてはNIAC702(ダイセル化学工業社製)を用いた。基材表面(PETフィルムの易接着面)にマイクログラビアコーティング(康井精機社製)により、塗布膜厚6μmになるように光硬化性樹脂を塗布した。
 次いで、円筒状金型に対し、光硬化性樹脂が塗布された基材(PETフィルム)をニップロール(0.1MPa)で押し付け、大気下、温度25℃、湿度60%で、ランプ中心下での積算露光量が600mJ/cmとなるように、UV露光装置(フュージョンUVシステムズ・ジャパン社製、Hバルブ)を用いて紫外線を照射し、連続的に光硬化を実施した。
 光硬化の後、保護フィルム(ポリエチレンフィルム:厚さ20μm)をラミネートし、微細凹凸構造を保護し、連続的に巻き取り、リール状樹脂モールドを作製した。
(b)無機層形成工程
リール状樹脂モールドの保護フィルムを巻取り、ゾルゲル材料(TGA-FPA、アポロリンク社製)をグラビアコーティングにより、微細凹凸構造が形成された面に膜厚3μmになるように塗布した。
(g)カバーフィルム積層工程
 その後、80℃、10分の条件で乾燥を実施した後、カバーフィルム(ポリエチレンフィルム:厚さ20μm)をラミネート法により無機層上に積層した。
(c)予備硬化工程
 窒素雰囲気下のオーブンで、再度80℃、12時間の条件で部分硬化した。
(d)積層工程
 300mm角に裁断した後、カバーフィルムを剥離した基材(PETフィルム)に対し、同寸法のソーダ板ガラスを積層した。
(c)予備硬化工程
 これを、窒素雰囲気下のオーブンで、再度100℃、1時間の条件で部分硬化した。
(e)転写工程
 次いで、室温でトルエンに5分浸漬させた後、基材(PETフィルム)及び光硬化性樹脂をソーダ板ガラスから剥離した。
(f)硬化工程
 リール状樹脂モールドを剥離したソーダ板ガラスを窒素雰囲気下のオーブンで、300℃、1時間の条件で完全硬化して微細構造体を作製した。得られた表面凹凸構造の形状を走査型電子顕微鏡観察で確認した結果、隣接する凸部同士間の距離は250nmであり、凸部高さは250nmであった。
 得られた微細構造体を任意に30mm四方に裁断し評価試料として、分光光度計(島津製作所社製、UV-2450大型試料室(MPC-2200設置モデル))を使用して、任意の波長領域における透過率と入射角5°の正反射率、入射角8°の拡散反射率(正反射を含む)を測定した。
[実施例21]
(a)モールド作製工程
 円筒状金型の基材として石英ガラスロールを用いた。この石英ガラスロールの外周面に半導体レーザーを用いた直接描画リソグラフィー法により、微細凹凸構造を石英ガラス表面に形成した。微細凹凸構造を形成した石英ガラスロール表面に対し、デュラサーフHD-1101Z(ダイキン化学工業社製)を塗布し、60℃で1時間加熱後、室温で24時間静置、固定化した。その後、デュラサーフHD-ZV(ダイキン化学工業社製)で3回洗浄し、離型処理を実施した。
 基材(透明シート)としてPETフィルム:A4100(東洋紡社製:幅300mm、厚さ100μm)を用い、光硬化性樹脂として、OPTOOL DAC HP(ダイキン工業社製)とトリメチロールプロパントリアクリレート(東亞合成社製 M350)及びIrgacure 184(Ciba社製)を重量部で10:100:5の割合で混合し光硬化性樹脂を調合したものを用いた。この光硬化性樹脂をマイクログラビアコーティング(康井精機社製)により、塗布膜厚6μmになるように基材表面(PETフィルムの易接着面)に塗布した。
 次いで、円筒状金型に対し、光硬化性樹脂が塗布された基材(PETフィルム)をニップロール(0.1MPa)で押し付け、大気下、温度25℃、湿度60%で、ランプ中心下での積算露光量が600mJ/cmとなるように、UV露光装置(フュージョンUVシステムズ・ジャパン社製、Hバルブ)を用いて紫外線を照射し、連続的に光硬化を実施した。
 光硬化の後、保護フィルム(ポリエチレンフィルム:厚さ20μm)をラミネートし、微細凹凸構造を保護し、連続的に巻き取り、リール状樹脂モールドを作製した。
(b)無機層形成工程
 リール状樹脂モールドの保護フィルムを巻取り、アポロリンク社製のTGA-FPAをグラビアコーティングにより、微細凹凸構造が形成された面に膜厚3μmになるように塗布した。
(g)カバーフィルム積層工程
 その後、80℃、10分の条件で乾燥を実施した後、カバーフィルム(ポリエチレンフィルム:厚さ20μm)をラミネート法によりTGA-FPA上に積層した。
(c)予備硬化工程
 窒素雰囲気下のオーブンで、再度80℃、12時間の条件で部分硬化した。
(d)積層工程
 300mm角に裁断の後、カバーフィルムを剥離し、同寸法の2液タイプのエポキシ接着剤(エポキシ-チオール系)が塗布されたソーダ板ガラスを積層した。
(e)転写工程
 次いで、室温でトルエンに5分浸漬させ、PETフィルム及び光硬化性樹脂をソーダ板ガラスから剥離した。
(f)硬化工程
 リール状樹脂モールドを剥離したソーダ板ガラスを窒素雰囲気下のオーブンで、300℃、1時間の条件で完全硬化した。得られた表面微細凹凸の形状は、走査型電子顕微鏡観察で確認した結果、凸部同士の隣接距離は250nm、凸部高さは250nmであった。
 得られた微細凹凸構造が形成されたソーダ板ガラスを任意に30mm四方に裁断し評価試料として、分光光度計(島津製作所社製、UV-2450大型試料室(MPC-2200設置モデル))を使用して、任意の波長領域における透過率と入射角5°の正反射率、入射角8°の拡散反射率(正反射を含む)を測定した。
[実施例22]
(a)モールド作製工程
 円筒状金型の基材には石英ガラスを用い、半導体レーザーを用いた直接描画リソグラフィー法により微細凹凸構造を石英ガラス表面に形成した。微細凹凸構造を形成した石英ガラスロール表面に対し、デュラサーフHD-1101Z(ダイキン化学工業社製)を塗布し、60℃で1時間加熱後、室温で24時間静置、固定化した。その後、デュラサーフHD-ZV(ダイキン化学工業社製)で3回洗浄し、離型処理を実施した。
 基材(透明シート)としてPETフィルム:A4100(東洋紡社製:幅300mm、厚さ100μm)を用い、光硬化性樹脂としてNIAC702(ダイセル化学工業社製)を用いた。この光硬化性樹脂をマイクログラビアコーティング(康井精機社製)により、塗布膜厚6μmになるように基材表面(PETフィルムの易接着面)に塗布した。
 次いで、円筒状金型に対し、光硬化性樹脂が塗布された基材(PETフィルム)をニップロール(0.1MPa)で押し付け、大気下、温度25℃、湿度60%、ランプ中心下での積算露光量が600mJ/cmとなるように、UV露光装置(フュージョンUVシステムズ・ジャパン社製、Hバルブ)を用いて紫外線を照射し、連続的に光硬化を実施した。
 光硬化の後、保護フィルム(ポリエチレンフィルム:厚さ20μm)をラミネートし、微細凹凸構造を保護し、連続的に巻き取り、リール状樹脂モールドを作製した。
(b)無機層形成工程
 ゾルゲル材料(TGA-FPA、アポロリンク社製)をグラビアコーティングにより、カバーフィルム(ポリエチレンフィルム:厚さ20μm)上に膜厚3μmになるように塗布した。
(g)カバーフィルム積層工程
 その後、80℃、10分の条件で乾燥を実施した後、カバーフィルムとリール状樹脂モールドとをラミネート法により貼合した。
(c)予備硬化工程
 貼合したフィルムを窒素雰囲気下のオーブンで、再度80℃、12時間の条件で部分硬化した。
(d)積層工程
 貼合されたゾルゲル材料とリール状樹脂モールドとを、300mm角に裁断の後、カバーフィルムを剥離し、同寸法の2液タイプのエポキシ接着剤(エポキシ-チオール系)が塗布されたソーダ板ガラスの両面に積層した。
(e)転写工程
 次いで、室温でトルエンに5分浸漬させ、基材(PETフィルム)及び光硬化性樹脂をソーダ板ガラスから剥離した。
(f)硬化工程
 リール状樹脂モールドを剥離したソーダ板ガラスを窒素雰囲気下のオーブンで、300℃、1時間の条件で完全硬化して微細構造体を作製した。得られた微細構造体の表面凹凸構造の形状は、走査型電子顕微鏡観察で確認した結果、隣接する凸部同士間の距離は250nmであり、凸部高さは250nmであった。
 得られた微細凹凸構造が形成されたソーダ板ガラスを任意に30mm四方に裁断し評価試料として、分光光度計(UV-2450大型試料室(MPC-2200設置モデル)、島津製作所社製)を使用して、任意の波長領域における透過率と入射角5°の正反射率、入射角8°の拡散反射率(正反射を含む)を測定した。結果を下記表9に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
 表9から分かるように、実施例19から実施例22においては、透過性、正反射率、及び拡散反射率に優れる微細構造体を実現できる。また、従来の製造方法では、微細構造体の面積は9×10-4程度であったが、実施例19から実施例22においては、微細構造体の大幅な大面積化を実現できることが分かる。
 本発明は、耐環境性、耐候性、長期安定性に優れた微細凹凸構造を、大面積、かつ高い生産性で形成することができる微細構造積層体を実現できるという効果を有し、特に、耐環境性、耐候性、長期安定性及び生産性に優れた大面積の微細構造積層体を実現できる。
 本発明は、表面に微細凹凸構造を有し、耐環境性、耐候性、長期安定性に優れる微細構造体の製造方法において、生産性が高く、大面積化が可能となるという効果を有し、特に、太陽電池の部材、有機ELやLEDなどの照明用部材、有機ELディスプレイや液晶ディスプレイなどの表示デバイスの光学部材に用いる微細構造体の製造に有用である。
 本出願は、2010年12月9日出願の特願2010-274605、2010年12月9日出願の特願2010-274606、2010年12月9日出願の特願2010-274935、2010年12月17日出願の特願2010-282061及び2011年1月13日出願の特願2011-004869に基づく。これらの内容は全てここに含めておく。

Claims (51)

  1.  基材と、前記基材の一主面上に設けられ、表面に微細凹凸構造を有する樹脂層と、前記樹脂層の前記微細凹凸構造上に設けられ、前記樹脂層の前記微細凹凸構造に対応する形状の微細凹凸構造を有するゾルゲル材料を含む無機層と、を具備し、
     前記樹脂層の前記無機層側領域中のフッ素元素濃度(Es)が、前記樹脂層中の平均フッ素濃度(Eb)より高いことを特徴とする微細構造積層体。
  2.  前記無機層が、ゾルゲル材料の硬化物を含むことを特徴とする請求項1記載の微細構造積層体。
  3.  前記無機層が、半硬化ゾルゲル材料を含むことを特徴とする請求項1記載の微細構造積層体。
  4.  前記無機層が、ゾルゲル材料の硬化物と、未硬化のゾルゲル材料と、を含むことを特徴とする請求項1記載の微細構造積層体。
  5.  前記無機層が、機能性微粒子を含むことを特徴とする請求項2から請求項4のいずれかに記載の微細構造積層体。
  6.  前記未硬化のゾルゲル材料が、ゾルゲル材料の部分硬化体を含むことを特徴とする請求項4又は請求項5記載の微細構造積層体。
  7.  前記無機層が、無機微粒子、バインダーポリマー、及びゾルゲル材料の混合物を含むことを特徴とする請求項1記載の微細構造積層体。
  8.  前記バインダーポリマーが、光重合性混合物の硬化物であることを特徴とする請求項7記載の微細構造積層体。
  9.  前記ゾルゲル材料として、ゾルゲル材料の部分硬化体を含むことを特徴とする請求項7又は請求項8記載の微細構造積層体。
  10.  前記樹脂層の前記無機層側領域中のフッ素元素濃度(Es)と、前記樹脂層中の平均フッ素濃度(Eb)との比が、下記式(1)を満たすことを特徴とする請求項1から請求項9のいずれかに記載の微細構造積層体。
    式(1)
      1<Es/Eb≦30000
  11.  前記樹脂層の前記無機層側領域中のフッ素元素濃度(Es)と、前記樹脂層中の平均フッ素濃度(Eb)との比が、下記式(2)を満たすことを特徴とする請求項1から請求項9のいずれかに記載の微細構造積層体。
    式(2)
      20≦Es/Eb≦240
  12.  前記樹脂層が、光ナノインプリントにより形成された光重合性混合物の硬化物を含むことを特徴とする請求項1から請求項11のいずれかに記載の微細構造積層体。
  13.  前記樹脂層が、(メタ)アクリレート、フッ素含有(メタ)アクリレート、及び光重合開始剤を含むことを特徴とする請求項1から請求項12のいずれかに記載の微細構造積層体。
  14.  前記フッ素含有(メタ)アクリレートが、下記一般式(1)及び/又は下記一般式(2)で表されることを特徴とする請求項13に記載の微細構造積層体
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    {式(1)中、R1は、下記一般式(2):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (式(2)中、nは、1以上6以下整数である。)を表し、R2は、下記一般式(3):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    (式(3)中、Rは、H又はCHである。)を表す。}
  15.  前記樹脂層が、前記(メタ)アクリレート100質量部に対して、前記フッ素含有(メタ)アクリレートを0.01重量部~50重量部含有し、前記光重合開始剤を0.01重量部~10重量部含有することを特徴とする請求項13又は請求項14記載の微細構造積層体。
  16.  前記無機層が、金属アルコキシド、金属アルコキシドの硬化体、及び金属アルコキシドの半硬化体の少なくとも1種を含有することを特徴とする、請求項1から請求項15のいずれかに記載の微細構造積層体。
  17.  前記微細凹凸構造は、円錐形状、角錐形状、若しくは楕円錘形状の凸部を複数含むピラー形状、又は円錐形状、角錐形状、若しくは楕円錘形状の凹部を複数含むホール形状であり、
     凸部同士の距離が、1nm以上2000nm以下であり、
     凸部の高さが、1nm以上5000nm以下であることを特徴とする請求項1から請求項16のいずれかに記載の微細構造積層体。
  18.  リール状であることを特徴とする請求項1から請求項17のいずれかに記載の微細構造積層体。
  19.  前記無機層の前記微細凹凸構造を有する面とは反対側の面上に樹脂フィルムを具備したことを特徴とする請求項1から請求項18のいずれかに記載の微細構造積層体。
  20.  前記無機層の前記微細凹凸構造を有する面とは反対側の面上に無機基板を具備したことを特徴とする請求項1から請求項18のいずれかに記載の微細構造積層体。
  21.  前記基材の前記一主面とは反対側の主面上に、前記無機層の厚さよりも大きい厚さを有する二以上の長尺フィルムが、その長手方向が互いに略平行となるように離間して配置されたことを特徴とする請求項1から請求項20のいずれかに記載の微細構造積層体。
  22.  前記樹脂層の前記微細凹凸構造上に、前記無機層の厚さよりも大きい厚さを有する二以上の長尺フィルムが、その長手方向が互いに略平行となるように離間して配置されたことを特徴とする請求項1から請求項18のいずれかに記載の微細構造積層体。
  23.  前記無機層の面上に、前記無機層の厚さよりも大きい厚さを有する二以上の長尺フィルムが、その長手方向が互いに略平行となるように配置されたことを特徴とする請求項1から請求項18のいずれかに記載の微細構造積層体。
  24.  請求項1から請求項18のいずれかに記載の第1の微細構造積層体の第1無機層の微細凹凸構造とは反対側の面に、ゾルゲル材料を含む接着層を介して無機基板を配置し、加熱する工程と、
     前記樹脂層及び前記基材を除去する工程と、
     前記接着層を硬化させて第2の微細構造積層体を作製する工程と、を有することを特徴とする微細構造積層体の作製方法。
  25.  前記第2の微細構造積層体の第1無機層の微細凹凸構造表面に、高濃度フッ素層を形成して第3の微細構造積層体を作製する工程を有することを特徴とする請求項24に記載の微細構造積層体の作製方法。
  26.  前記第2の微細構造積層体の第1無機層上又は前記第3の微細構造積層体の高濃度フッ素層上に、半硬化ゾルゲル材層を形成して第4の微細構造積層体を作製する工程を有すること特徴とする請求項24又は請求項25記載の微細構造積層体の作製方法。
  27.  前記第4の微細構造積層体の半硬化ゾルゲル材層の微細凹凸構造とは反対側の面に無機基板を配置する工程と、
     前記半硬化ゾルゲル材層を予備硬化する工程と、
     前記予備硬化された半硬化ゾルゲル材層を、前記第1無機層又は前記高濃度フッ素層との界面において剥離する工程と、
     前記予備硬化された半硬化ゾルゲル材層を硬化して第5の微細構造積層体を作製する工程と、を有することを特徴とする請求項26記載の微細構造積層体の作製方法。
  28.  前記第2の微細構造積層体の第1無機層上又は前記第3の微細構造積層体の高濃度フッ素層上に、更にゾルゲル材料を含む第2無機層を形成して第6の微細構造積層体を作製する工程を有することを特徴とする請求項24又は請求項25記載の微細構造積層体の作製方法。
  29.  前記第6の微細構造積層体の第2無機層の微細凹凸構造とは反対側の面に、ゾルゲル材料を含む接着層を介して無機基板を配置し、加熱する工程と、
     前記第2無機層を、前記第1無機層又は前記高濃度フッ素層との界面において剥離する工程と、
     前記接着層を硬化させて第7の微細構造積層体を作製する工程と、を有することを特徴とする請求項28記載の微細構造積層体の作製方法。
  30.  前記第2の微細構造積層体の第1無機層上又は前記第3の微細構造積層体の高濃度フッ素層上に、樹脂層を形成して第8の微細構造積層体を作製する工程を有することを特徴とする請求項24又は請求項25記載の微細構造積層体の作製方法。
  31.  前記第8の微細構造積層体の樹脂層を、第1無機層又は高濃度フッ素層との界面において剥離した後、
     前記樹脂層の微細凹凸構造に接するように、半硬化ゾルゲル材層を形成する工程と、
     前記半硬化ゾルゲル材層の微細凹凸構造とは反対側の面に無機基板を配置する工程と、
     前記半硬化ゾルゲル材層を予備硬化する工程と、
     前記予備硬化された半硬化ゾルゲル材層を、前記樹脂層との界面において剥離する工程と、
     前記予備硬化された半硬化ゾルゲル材層を硬化して第9の微細構造積層体を作製する工程と、を含むことを特徴とする請求項30記載の微細構造積層体の作製方法。
  32.  請求項3、5、6、10から18のいずれかに記載の第1の微細構造積層体の半硬化ゾルゲル材料を含む無機層の微細凹凸構造とは反対側の面に無機基板を配置する工程と、
     前記樹脂層及び基材を除去し、前記無機層の半硬化ゾルゲル材料を硬化させて第10の微細構造積層体を作製する工程と、を有することを特徴とする微細構造積層体の作製方法。
  33.  前記第10の微細構造積層体の無機層の微細凹凸構造表面に、高濃度フッ素層を形成して第11の微細構造積層体を作製する工程を有することを特徴とする請求項32記載の微細構造積層体の作製方法。
  34.  前記第10の微細構造積層体の無機層又は前記第11の微細構造積層体の高濃度フッ素層上に、半硬化ゾルゲル材層を形成して第12の微細構造積層体を作製する工程を有することを特徴とする請求項32又は請求項33記載の微細構造積層体の作製方法。
  35.  前記第12の微細構造積層体の半硬化ゾルゲル材層の微細凹凸構造とは反対側の面に無機基板を配置する工程と、
     前記半硬化ゾルゲル材層を予備硬化する工程と、
     前記予備硬化された半硬化ゾルゲル材層を、前記無機層との界面において剥離する工程と、
     前記予備硬化された半硬化ゾルゲル材層を硬化して第13の微細構造積層体を作製する工程と、を有することを特徴とする請求項34記載の微細構造積層体の作製方法。
  36.  前記第10の微細構造積層体の無機層の微細凹凸構造上に、樹脂層を形成して第14の微細構造積層体を作製する工程を有することを特徴とする請求項32記載の微細構造積層体の作製方法。
  37.  前記第14の微細構造積層体の樹脂層を、前記無機層との界面において剥離する工程と、
     前記樹脂層の微細凹凸構造に接するように、半硬化ゾルゲル材層を形成する工程と、
     前記半硬化ゾルゲル材層の微細凹凸構造とは反対側の面に無機基板を配置する工程と、
     前記半硬化ゾルゲル材層を予備硬化する工程と、
     前記予備硬化された半硬化ゾルゲル材層を、前記無機層との界面において剥離する工程と、
     前記予備硬化された半硬化ゾルゲル材層を硬化して第15の微細構造積層体を作製する工程と、を含むことを特徴とする請求項36記載の微細構造積層体の作製方法。
  38.  請求項24から請求項37のいずれかに記載の微細構造積層体の作製方法を用いて製造されたことを特徴とする微細構造積層体。
  39.  無機材料層と、前記無機材料層上に積層され表面に微細凹凸構造を有するゾルゲル材料を含む無機層とを備えた微細構造体の製造方法であって、
     光透過性の基材と、前記基材上に設けられ表面に微細凹凸構造を有する光硬化性樹脂層とを備えたリール状樹脂モールドを作製するモールド作製工程と、
     前記リール状樹脂モールドの前記光硬化性樹脂層上にゾルゲル材料を塗布して前記無機層を形成する無機層形成工程と、
     前記無機層を予備硬化する予備硬化工程と、
     前記無機層上に前記無機材料層を設けて微細構造体用の積層体を形成する積層工程と、
     前記積層体を前記リール状樹脂モールドから剥離して前記無機層に前記微細凹凸構造を転写する転写工程と、
     剥離した前記積層体の前記無機層を完全に硬化させて微細構造体を得る完全硬化工程とを含むことを特徴とする微細構造体の製造方法。
  40.  前記予備硬化工程においては、前記ゾルゲル材料を部分的に反応させて粘度を上昇させるか、又は前記ゾルゲル材料を部分的に反応させ表面タック性を排除させることを特徴とする請求項39に記載の微細構造体の製造方法。
  41.  前記モールド作製工程において、外周面に微細凹凸構造を有する円筒状金型を回転させながら、前記光硬化性樹脂層の表面に前記円筒状金型の前記微細凹凸構造を転写することを特徴とする請求項39又は請求項40記載の微細構造体の製造方法。
  42.  前記無機層上に前記無機材料層を設けて積層体を形成してから、前記無機層を予備硬化することを特徴とする請求項39から請求項41のいずれかに記載の微細構造体の製造方法。
  43.  前記ゾルゲル層形成工程において、前記無機層上に更にカバーフィルムを積層することを特徴とする請求項39から請求項42のいずれかに記載の微細構造体の製造方法。
  44.  前記ゾルゲル層形成工程において、ゾルゲル材料を塗布したカバーフィルムにより前記微細凹凸構造に前記ゾルゲル材料を塗布することを特徴とする請求項39から請求項42のいずれかに記載の微細構造体の製造方法。
  45.  無機材料層の一方の主面に請求項39から請求項44のいずれかに記載の微細構造体の製造方法により、表面に微細凹凸構造を有する第1無機層を設ける第1無機層形成工程と、前記無機材料層の他方の主面にも同様に請求項39から請求項44のいずれかに記載の微細構造体の製造方法により、表面に微細凹凸構造を有する第2無機層を設ける第2無機層形成工程と、を含むことを特徴とする微細構造体の製造方法。
  46.  前記第1無機層及び前記第2無機層の微細凹凸構造が、円錐形状、角錐形状、若しくは楕円錘形状の凸部を複数含むピラー形状、又は円錐形状、角錐形状、若しくは楕円錘形状の凹部を複数含むホール形状であり、隣接する凸部同士の距離が1nm以上2000nm以下であり、凸部の高さが1nm以上5000nm以下であることを特徴とする請求項45に記載の微細構造体の製造方法。
  47.  前記円筒形状の金型の基材が、ガラスロール、石英ガラスロール、ニッケル電鋳ロール、クロム電鋳ロール、アルミロール、又はSUSロールのいずれかであることを特徴とする請求項41から請求項46のいずれかに記載の微細構造体の製造方法。
  48.  前記無機材料層が、ソーダ板ガラス、石英ガラス基板、サファイア基板、透明導電性基板又はシリコン基板のいずれかであることを特徴とする請求項39から請求項47のいずれかに記載の微細構造体の製造方法。
  49.  請求項39から請求項48のいずれかに記載の微細構造体の製造方法により得られた微細構造体を備えたことを特徴とする太陽電池。
  50.  請求項39から請求項48のいずれかに記載の微細構造体の製造方法により得られた微細構造体を備えたことを特徴とする照明部材。
  51.  請求項39から請求項48のいずれかに記載の微細構造体の製造方法により得られた微細構造体を備えたことを特徴とするディスプレイ。
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